CN103257163B - 一种用于基因检测的电路板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基因检测技术领域，更具体地，涉及一种用于基因检测的电路板。其包括PCB板，PCB板的正面上设有辅助电极、参考电极和若干个工作电极，所述工作电极用于固定捕获探针和用于连接基因检测电路；所述辅助电极用于连通电化学激励电路；所述参考电极用于为电化学伏安扫描提供基准参考电压；PCB板的反面上设置有多个焊盘，PCB板反面上的各个焊盘与工作电极、辅助电极、参考电极一一对应并相互连通。本发明PCB板可以根据基因检测的功能要求设计多个工作电极，集成化程度高，而且，多个工作电极可以各自独立设计成用于不同检测功能的电极组，一次完成多个不同特异片段的检测。

Description

一种用于基因检测的电路板

技术领域

本发明涉及基因检测技术领域，更具体地，涉及一种用于基因检测的电路板。

背景技术

电化学生物传感器则是指由生物材料作为敏感元件，电极(固体电极、离子选择性电极、气敏电极等)作为转换元件，以电势或电流为特征检测信号的传感器。由于使用生物材料作为传感器的敏感元件，所以电化学生物传感器具有高度选择性，是快速、直接获取复杂体系组成信息的理想分析工具。一些研究成果已在生物技术、食品工业、临床检测、医药工业、生物医学、环境分析等领域获得实际应用。

目前，电化学生物传感器已得到很好地应用，如酶电极传感器，包括葡萄糖氧化酶(GOD)电极传感器、L 乳酸单氧化酶电极传感器、尿酸酶电极传感器；电化学免疫传感器，包括诊断早期妊娠的hCG免疫传感器、诊断原发性肝癌的甲胎蛋白(AFP或αFP)免疫传感器、测定人血清蛋白(HSA)免疫传感器、IgG免疫传感器、胰岛素免疫传感器等；以及一些电化学DNA传感器。但目前的电化学生物传感器都存在如下缺点：

检测指标（功能）单一、工作电极数量少、干扰大、稳定性差、集成化程度低，在检测器上检测的信号分析方法较简单，无法满足更高检测灵敏性的要求。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种集成化程度高的用于基因检测的电路板。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种用于基因检测的电路板，包括PCB板，PCB板的正面上设有辅助电极、参考电极和若干个工作电极，所述工作电极用于固定单分子层和捕获探针和用于连接基因检测电路；所述辅助电极用于连通电化学激励电路；所述参考电极用于为电化学伏安扫描提供基准参考电压；PCB板的反面上设置有多个焊盘， PCB板反面上的各个焊盘与工作电极、辅助电极、参考电极一一对应并相互连通。本发明PCB板可以根据基因检测的功能要求设计多个工作电极，集成化程度高，而且，多个工作电极可以各自独立设计成用于不同检测功能的电极组，一次完成多个不同特异片段的检测。

改进之一：PCB板正面上设有多个焊盘，正面上的焊盘表面通过覆上金层用作工作电极、辅助电极和参考电极，作为参考电极的焊盘表面附上金层后还固化有氯化银。PCB板上通过设计各个工作电极、辅助电极和参考电极的焊盘作为连接触点，用于基因检测时，方便连接到检测电路进行信号的检测，能够满足高要求的检测灵敏度。

改进之二：在PCB板正面上的焊盘的边缘及PCB板正面上的焊盘以外的区域均覆盖有绿油。

改进之三：所述辅助电极包括通过PCB线路相互连通的两个。

改进之四：若干个工作电极以阵列式排列。

改进之五：任意两个工作电极之间的间距相等。

改进之六：两个辅助电极设置在若干个以阵列式排列的工作电极的两端。

改进之七：若干个工作电极和两个辅助电极以圆弧状分布。

改进之八：所述PCB板正面和反面之间设置有过孔，PCB板正面的工作电极、辅助电极和参考电极分别通过过孔与PCB板反面上对应的焊盘连接。

改进之九：所述过孔中布置有PCB线路，PCB板正面的工作电极、辅助电极和参考电极分别通过过孔中的PCB线路与PCB板反面上对应的焊盘连接。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

（1）本发明PCB板可以根据基因检测的功能要求设计多个工作电极，集成化程度高。

（2）本发明多个工作电极可以根据检测要求各自独立设计成用于不同检测功能的电极组，检测功能多样化，而且能够一次完成多个不同特异片段的检测，省时省力还省钱。

（3） PCB板上的工作电极以阵列式排列，与循环微流通道相结合进行基因检测时，每个工作电极的溶液环境一致，且设计的两个辅助电极在所有工作电极的两端，保证各个工作电极到辅助电极的液路长度一致，可达到电极之间良好的一致性及稳定性。

（4）PCB正面上通过设计工作电极、辅助电极和参考电极的焊盘作为连接触点，PCB反面上也设计对应的焊盘，可保证电路板与检测器之间的电信号交流转换的高敏感性，使得检测敏感性和稳定性能得到极大的提升。

（5）用PCB板和焊盘作为电化学生物传感器的载体，工艺易于控制和实现，而且价格低廉。

附图说明

图1为本发明的一种用于基因检测的电路板具体实施例的结构图。

图2为本发明中工作电极和辅助电极的排列方式示意图。

图3为本发明中工作电极和辅助电极以圆弧状分布时的示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，为本发明的一种用于基因检测的电路板具体实施例的结构图。参见图1，本实施例的一种用于基因检测的电路板，包括PCB板1，PCB板正面11上设有辅助电极111、参考电极112和若干个工作电极113，工作电极113用于固定单分子层、捕获探针和用于连接基因检测电路；辅助电极111用于连通电化学激励电路；参考电极112用于为电化学伏安扫描提供基准参考电压；PCB板反面12上设置有多个焊盘121， PCB板反面12上的各个焊盘121与工作电极113、辅助电极111、参考电极112一一对应并相互连通。

使用时，PCB板反面12上的焊盘21用于连接外部电路，其与PCB板正面11的各电极一一对应，保证各工作电极113、辅助电极111和参考电极112都能连接到电路系统。

具体使用时，本发明的电路板可以结合微流管道和循环系统使用，具体地：

在工作电极113上固定捕获探针，如DNA类、蛋白类探针等，结合紧贴在PCB板上的微流管道2（参见图1）和循环系统，使得微流管道3中的杂交液体21在固定了捕获探针的工作电极113上循环流动，捕获探针和对应的目标片段（如特异DNA片段、特异目标蛋白等）相结合，目标片段再跟信号探针结合，完成在PCB板1上的杂交。完成杂交的信号探针被固定在PCB板正面11的工作电极113上，信号探针上的标记物质紧贴PCB板正面11的工作电极113，在工作电极113和辅助电极111之间施加伏安扫描激励电压，在电化学激励扫描电压的作用下产生弱点信号，并通过覆盖在PCB板1的工作电极113上的单分子电流通道、微流通道2的杂交液21、辅助电极111和检测电路形成电信号检测回路，检测回路的电流强弱可以推导出PCB板1的工作电极113上结合目标片段的数量，完成目标片段的检测。PCB板1上的工作电极113在微流管道2和辅助电极111的配合下完成DNA杂交和电化学扫描检测两项工作。

由于PCB板正面11上可以根据检测要求设计多个工作电极113，集成化程度高。而且每个工作电极113都可以固定单分子层和一种特异的DNA捕获探针，对特定的目标DNA进行检测，因此，每个工作电极113都是独立的，每个工作电极113都可以通过PCB板1上的线路和检测电路相互连接，各个工作电极113又可以根据检测功能的不同组成不同的电极组，能够一次完成多个不同特异片段的检测，简化了检测步骤，节省了检测时间和检测成本。

在本发明中，PCB板反面12上的焊盘121的制作有别于一般的电路板，其通过特殊工艺和材料制作，可保证电路板和检测器之间的电信号交流转换的高敏感性，使得检测敏感性和稳定性得到极大的提升。

为了满足高要求的敏感度，PCB板正面上的工作电极、辅助电极和参考电极均可以通过制作焊盘来实现。用焊盘作为连接触点，能方便连接到检测电路进行信号的检测，以满足高要求的检测敏感性，具体地：PCB板正面11上设有多个焊盘，PCB板正面11上的焊盘表面通过覆上金层作用工作电极113、辅助电极111和参考电极112，作为工作电极113的焊盘覆上金层后再固定单分子层和捕获探针，作为参考电极112的焊盘表面附上金层后还固化有氯化银。PCB板正面11上的焊盘用作电极需要进行有别于一般电路板的工艺处理，将PCB板正面11的焊盘镀上金层，该金层有一定的厚度，以确保金层平整、致密和洁净。作为电化学电极使用时要使各个工作电极113、辅助电极111和参考电极112均浸泡在同一种连通的电介质溶液中。

此外，为了保护PCB板表面的线路图形，一种优选的实施方式是在PCB板上覆盖绿油，具体地：在PCB板正面11上的焊盘的边缘及PCB板正面11上的焊盘以外的区域均覆盖有绿油。为了使PCB正面11上的焊盘具有足够的电接触面积，一般将焊盘半径的十分之一左右的边缘区域覆盖致密的绿油，使PCB板正面11上的焊盘中心区域外露，而且焊盘以外的区域也均覆盖致密的绿油。

在具体实施过程中，辅助电极111包括通过PCB线路相互连通的两个。两个辅助电极111通过PCB线路直接连接，作用相同，在电化学扫描检测时视为同一点。

为了保证工作电极之间可能存在的相互干扰程度的一致，任意两个工作电极之间的间距相等，如图2所示，任意两个工作电极之间的距离为L。

为了保证各个工作电极的DNA杂交和电化学扫描一致性和稳定性，如图2所示，将若干个工作电极以阵列式排列，两个辅助电极设置在若干个以阵列式排列的工作电极的两端，使得在微流管道中，任意两个工作电极到两个辅助电极的距离之和相等。具体地，如如图2所示，在微流管道中，工作电极a到两个辅助电极的距离分别为a1和a2，工作电极b到两个辅助电极的距离分别为b1和b2，则a1+a2=b1+b2。

在具体应用中，为了使微流管道中的液体可靠循环使用，微流管道一般设计为圆弧形状，因此，为了配合微流管道使用，本发明的PCB板上的工作电极和辅助电极也对应设计成圆弧状分布，如图3所示。

为了便于PCB板正面的工作电极、辅助电极和参考电极与PCB板反面上的焊盘连通，如图1所示，一种实施方式为在PCB板正面11和反面12之间设置有过孔3，PCB板正面11的工作电极113、辅助电极111和参考电极112分别通过过孔3与PCB板反面12上对应的焊盘121连通。进一步地，过孔3中布置有PCB线路31，PCB板正面11的工作电极113、辅助电极111和参考电极112分别通过过孔3中的PCB线路31与PCB板反面12上对应的焊盘121连接。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于基因检测的电路板，其特征在于，包括PCB板，PCB板的正面上设有辅助电极、参考电极和若干个工作电极，所述工作电极用于固定单分子层和捕获探针和用于连接基因检测电路；所述辅助电极用于连通电化学激励电路；所述参考电极用于为电化学伏安扫描提供基准参考电压；PCB板的反面上设置有多个焊盘， PCB板反面上的各个焊盘与工作电极、辅助电极、参考电极一一对应并相互连通；

所述辅助电极包括通过PCB线路相互连通的两个，若干个工作电极以阵列式排列，任意相邻两个工作电极之间的间距相等，两个辅助电极设置在若干个以阵列式排列的工作电极的两端，在微流管道中，任意两个工作电极到两个辅助电极的距离之和相等。

2.根据权利要求1所述的用于基因检测的电路板，其特征在于，PCB板正面上设有多个焊盘，正面上的焊盘表面通过覆上金层用作工作电极、辅助电极和参考电极，作为参考电极的焊盘表面附上金层后还固化有氯化银。

3.根据权利要求2所述的用于基因检测的电路板，其特征在于，在PCB板正面上的焊盘的边缘及PCB板正面上的焊盘以外的区域均覆盖有绿油。

4.根据权利要求1所述的用于基因检测的电路板，其特征在于，若干个工作电极和两个辅助电极以圆弧状分布。

5.根据权利要求1至4任一项所述的用于基因检测的电路板，其特征在于，所述PCB板正面和反面之间设置有过孔，PCB板正面的工作电极、辅助电极和参考电极分别通过过孔与PCB板反面上对应的焊盘连接。

6.根据权利要求5所述的用于基因检测的电路板，其特征在于，所述过孔中布置有PCB线路，PCB板正面的工作电极、辅助电极和参考电极分别通过过孔中的PCB线路与PCB板反面上对应的焊盘连接。