CN108226261A - 一种电化学检测芯片及其检测方法 - Google Patents

一种电化学检测芯片及其检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108226261A
CN108226261A CN201810001886.XA CN201810001886A CN108226261A CN 108226261 A CN108226261 A CN 108226261A CN 201810001886 A CN201810001886 A CN 201810001886A CN 108226261 A CN108226261 A CN 108226261A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
driving electrodes
electrode
electrochemical detection
detection chip
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.)
Pending
Application number
CN201810001886.XA
Other languages
English (en)
Inventor
庞凤春
蔡佩芝
耿越
古乐
车春城
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.)
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Optoelectronics Technology 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 BOE Technology Group Co Ltd, Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to CN201810001886.XA priority Critical patent/CN108226261A/zh
Publication of CN108226261A publication Critical patent/CN108226261A/zh
Priority to US16/235,455 priority patent/US11169109B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/021—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance before and after chemical transformation of the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • 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
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/27—Association of two or more measuring systems or cells, each measuring a different parameter, where the measurement results may be either used independently, the systems or cells being physically associated, or combined to produce a value for a further parameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/30—Micromixers
    • B01F33/302—Micromixers the materials to be mixed flowing in the form of droplets
    • B01F33/3021—Micromixers the materials to be mixed flowing in the form of droplets the components to be mixed being combined in a single independent droplet, e.g. these droplets being divided by a non-miscible fluid or consisting of independent droplets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

本发明提供一种电化学检测芯片及其检测方法，涉及基于数字微流控技术的电化学检测领域，该电化学检测芯片通过向驱动电极施加驱动信号控制液滴分离并移动至相应的检测位置进行检测，从而节省了滴注时间；同时，由于每次滴注的试剂可分离出多个小液滴从而移动至相应的检测位置，所需的液滴体积仅为微升量级，试剂消耗量较小，从而可降低检测成本。该电化学检测芯片包括：对合设置的第一基板与第二基板；其中，所述第一基板的一侧设置有多个独立的驱动电极；所述第二基板朝向所述第一基板的一侧上与至少部分所述驱动电极正对的位置分别设置有彼此间隔开的第一检测电极和第二检测电极。

Description

一种电化学检测芯片及其检测方法
技术领域
本发明涉及基于数字微流控技术的电化学检测领域，尤其涉及一种电化学检测芯片及其检测方法。
背景技术
电化学检测技术是一种常用的生物检测手段，广泛应用于POC诊断(point-of-care，即时诊断)、药学与生命科学研究、分析检测、工业检测以及药物发现等多方面。其原理是当待检测液体与分析试剂在工作电极和对电极上发生反应时，向工作电极和对电极施加外电压，可以检测二者发生反应时的电流变化，从而确定出待检测液体中是否存在对应的目标分析物。
目前的电化学检测芯片通常采用96孔板，即检测芯片上具有96个孔的检测位点，将分析物滴注到96孔中，所需的滴注时间较长；并且，由于每个孔中滴注的分析物需要一定体积，每块检测芯片所需的总滴注量较大，对试剂的浪费较大。
发明内容
鉴于此，为改善现有技术的问题，本发明的实施例提供一种电化学检测芯片及其检测方法，通过向驱动电极施加驱动信号控制液滴分离并移动至相应的检测位置进行检测，从而节省了滴注时间；同时，由于每次滴注的试剂可分离出多个小液滴从而移动至相应的检测位置，所需的液滴体积仅为微升量级，试剂消耗量较小，从而可降低检测成本。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例提供一种电化学检测芯片，包括：对合设置的第一基板与第二基板；其中，所述第一基板的一侧设置有多个独立的驱动电极；所述第二基板朝向所述第一基板的一侧上与至少部分所述驱动电极正对的位置分别设置有彼此间隔开的第一检测电极和第二检测电极。
可选的，所述驱动电极包括：第一驱动电极，配置成与所述第一检测电极、第二检测电极正对；第二驱动电极，在所述第二基板上与所述第二驱动电极正对的位置未设置所述第一检测电极和所述第二检测电极；其中，所述第二驱动电极沿行方向呈至少一行设置，所述第一驱动电极设置在每行所述第二驱动电极的沿列方向的至少一侧，且所述第一驱动电极在所述列方向上与所述第二驱动电极对齐；所述第一基板上还设置有：储液电极，位于每行所述第二驱动电极的行首和/或行尾。
优选的，所述储液电极的面积大于所述驱动电极的面积。
优选的，所述第一基板上还设置有：第一信号走线层和第一介质层，所述第一信号走线层通过设置在所述第一介质层上的过孔与位于所述第一介质层上的所述驱动电极电性连接。
优选的，所述第一基板上还设置有：第一疏水层，覆盖所述驱动电极和所述储液电极。
优选的，所述第一信号走线层包括：第一信号走线，配置成将一行所述第一驱动电极电性连接在一起；第二信号走线，配置成分别电性连接一行中独立的各个所述第二驱动电极；第三信号走线，配置成将每列所述储液电极电性连接在一起。
优选的，所述第一基板上还设置有：绑定电极，配置成绑定电路板；所述第一信号走线、所述第二信号走线及所述第三信号走线配置成连接在对应的所述绑定电极上。
优选的，所述第二基板朝向所述第一基板的一侧还设置有：第二疏水图案，所述第二疏水图案在所述第二基板上的位置配置成与所述第一疏水层覆盖所述第二驱动电极的区域正对。
优选的，所述电化学检测芯片还包括：贯穿所述第二基板的滴注孔，所述滴注孔在所述第二基板上的位置配置成露出所述第一疏水层覆盖所述储液电极的区域。
可选的，所述第一检测电极和所述第二检测电极的图形均为梳齿状，且所述第一检测电极的梳齿部分与所述第二检测电极的梳齿部分相互交叉间隔开。
可选的，所述第二基板上还设置有：第二信号走线层，设置成与所述第一检测电极和所述第二检测电极电性连接。
优选的，所述第二信号走线层包括：第四信号走线，配置成将一行所述第一检测电极电性连接在一起；第五信号走线，配置成分别电性连接一行中独立的各个所述第二检测电极。
优选的，所述第一基板上还设置有：绑定电极，配置成绑定电路板；第四信号走线连接线和第五信号走线连接线，所述第四信号走线连接线和所述第五信号走线连接线分别配置成连接在对应的所述绑定电极上；所述电化学检测芯片还包括：设置在所述第一基板与所述第二基板之间的导电胶，配置成电性连接所述第四信号走线与所述第四信号走线连接线、所述第五信号走线与所述第五信号走线连接线。
可选的，所述电化学检测芯片还包括：设置在所述第一基板与所述第二基板之间的支撑物。
本发明实施例还提供了一种所述的电化学检测芯片的检测方法，所述检测方法包括：向所述驱动电极施加驱动信号，以使待检测液体的液滴与分析试剂的液滴移动至检测位置；向所述检测位置处的所述第一检测电极和所述第二检测电极施加检测信号，以检测所述待检测液体的液滴与所述分析试剂的液滴在接触前后的电流变化。
基于此，通过本发明实施例提供的上述电化学检测芯片，通过向驱动电极施加驱动信号控制液滴分离并移动至相应的检测位置进行检测，节省了滴注时间；同时，由于每次滴注的试剂可分离出多个小液滴从而移动至相应的检测位置，而不需要向各个检测位点滴注一定量的试剂，因此所需的液滴体积仅为微升量级，试剂消耗量较小，从而可降低检测成本。
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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电化学检测芯片的剖面结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的一种电化学检测芯片的剖面结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的一种电化学检测芯片中第一基板上的具体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种电化学检测芯片液滴移动的原理示意图；
图5为本发明实施例提供的一种电化学检测芯片中第一基板与第二基板对合后的局部结构示意图；其中，A-A'方向和B-B'方向的剖视结构分别如图1、图2所示；
图6为本发明实施例提供的一种电化学检测芯片中第二基板上的具体结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种电化学检测芯片中第一基板与第二基板对合后的整体结构示意图。
附图标记：
10-第一基板；11-驱动电极；111-第一驱动电极；112-第二驱动电极；12-储液电极；12a-连接电极；13-第一信号走线层；131-第一信号走线；132-第二信号走线；133-第三信号走线；14-第一介质层；15-绑定电极；16-第一疏水层；17-第二介质层；18-第四信号走线连接线和第五信号走线连接线所在的区域；20-第二基板；21-第一检测电极；210-第一检测电极的梳齿部分；22-第二检测电极；220-第二检测电极的梳齿部分；23-第二疏水图案；24-第四信号走线；25-第五信号走线；30-导电胶连接区域。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要指出的是，除非另有定义，本发明实施例中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
例如，本发明专利申请说明书以及权利要求书中所使用的术语“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，仅是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上/上方”、“下/下方”、“行/行方向”以及“列/列方向”等指示的方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于说明本发明的技术方案的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。例如在某些情况下，涉及“行方向”的实施例可以在“列方向”的情况下实施等等，相反亦如此。将本专利所述方案进行90°旋转或镜像后亦属本专利权利范畴。
如图1所示，本发明实施例提供一种电化学检测芯片，包括：对合设置的第一基板10与第二基板20；其中，第一基板10的一侧设置有多个独立的驱动电极11；第二基板20朝向第一基板10的一侧上与至少部分驱动电极11正对的位置分别设置有彼此间隔开的第一检测电极21和第二检测电极22。
需要说明的是，第一、上述的“对合设置”是指；两个基板以面对面的方式相对设置，以形成一个相对空间，使得液滴可以在二者限定出的空间内移动、混合，以进行检测。
第二、上述“独立”是指多个驱动电极11彼此之间间隔开设置。
第三、上述的第二基板20朝向第一基板10的一侧上与至少部分驱动电极11正对的位置分别设置有彼此间隔开的第一检测电极21和第二检测电极22，是指在第二基板20朝向第一基板10的一侧上与部分或全部驱动电极11正对的位置处均设置有上述的彼此间隔开的一对第一检测电极21和第二检测电极22。
这样一来，在第一基板10的板面内，通过在驱动电极11上施加驱动信号(具体可以为电压信号)可以在相邻两个驱动电极11之间形成从一个驱动电极指向另一个驱动电极的横向电场，使得具有极性结构的液体中极性分子的偶极矩发生形变，由较大体积分离成多个小液滴，并移动至第二基板20上正对位置处的第一检测电极21和第二检测电极22表面。
若待检测液体中含有目标分析物，则待检测液体的液滴与分析试剂的液滴在对应于检测位置的第一检测电极21和第二检测电极22表面会发生相应的电化学反应，通过向该第一检测电极21和第二检测电极22施加检测信号(具体可以为检测电压)可检测两种液滴在接触前后的电流变化，从而检测待检测液体中是否存在对应的分析物。具体检测原理可沿用现有技术，本发明实施例对此不作限定。
上述的检测方式即为基于介电润湿原理的数字微流控(Digital microfluidics)技术，可操控离散的液滴，其消耗试剂少、节约成本、无交叉污染、对液滴可单独操控，易实现集成便携式系统。可以将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。
基于此，通过本发明实施例提供的上述电化学检测芯片，通过向驱动电极施加驱动信号控制液滴分离并移动至相应的检测位置进行检测，节省了滴注时间；同时，由于每次滴注的试剂可分离出多个小液滴从而移动至相应的检测位置，而不需要向各个检测位点滴注一定量的试剂，因此所需的液滴体积仅为微升量级，试剂消耗量较小，从而可降低检测成本。
参考图1所示，上述的驱动电极11具体包括：第一驱动电极111，配置成与第一检测电极21、第二检测电极22正对。进一步的，如图2所示，第二驱动电极112，在第二基板20上与第二驱动电极112正对的位置未设置第一检测电极21和第二检测电极22。
第一基板上的结构具体为，如图3所示，第二驱动电极112沿行方向呈至少一行设置，第一驱动电极111设置在每行第二驱动电极112的沿列方向的至少一侧，且第一驱动电极111在列方向上与第二驱动电极112对齐；第一基板上还设置有：储液电极12，位于每行第二驱动电极112的行首和/或行尾。
需要说明的是，第一、上述的行方向与列方向彼此垂直，呈90°夹角设置。
第二、针对上述图3，图中仅以第二驱动电极112沿行方向设置为3行为例进行说明；同样的，图3中也仅以第二驱动电极112沿列方向的两侧各设置有一个第一驱动电极111为例进行说明，第一驱动电极111、第二驱动电极112的具体数量和/或排列方式可根据上述电化学检测芯片所需的检测量需求(即检测位点)灵活设置，本发明实施例对此不作限定。
第三、上述的储液电极12位于每行第二驱动电极112的行首和/或行尾，是指储液电极12可以仅设置在一行第二驱动电极112的一侧，即行首或行尾；也可以分别设置在一行第二驱动电极112的两侧，即行首和行尾处各设置有一个上述的储液电极12。
试剂滴注在储液电极12所在的区域内后，在与储液电极12对应的一行第二驱动电极112的电场驱动下移动至与第二驱动电极112在列方向上对齐的一侧或两侧的第一驱动电极111所在的区域内，由于每个第一驱动电极111配置成与第二基板上的第一检测电极、第二检测电极正对，从而可通过向第一检测电极、第二检测电极施加相应的检测信号对移动至该位置的液滴进行检测。
这里，为了便于待检测液体的液滴与分析试剂的液滴的同步移动，以提高检测效率，优选的，储液电极12位于一行第二驱动电极112的两侧，以分别放置待检测液体的液滴与分析试剂的液滴。
并且，由于现有技术中待检测液体与分析试剂通常需要经过逐次反应确定待检测液体中是否存在目标分析物，因此，将储液电极12设置在一行第二驱动电极112的两侧还有利于待检测液体的液滴与分析试剂的液滴进行逐次反应，以提高上述电化学检测芯片的检测领域。
进一步的，由于储液电极12的作用相当于一个放置液体的“储液池”，故优选的，参考图3所示，将储液电极12的面积配置为大于驱动电极11的面积。这里的“驱动电极11”即指的上述的第一驱动电极111和第二驱动电极112。
其中，储液电极12和驱动电极11的尺寸示例的可以为：储液电极12的边长为1～10mm，驱动电极11的边长为0.1～3mm，驱动电极11与行首和/或行尾的储液电极12之间的间距以及驱动电极11之间的间距均为10～100μm。
液滴从储液电极12中分离、移动的具体原理如下所述：如图4所示，初始状态时，待检测液体(图中标记为Q)与分析试剂(图中标记为S)分别位于一行第二驱动电极112两侧的储液电极12所在的区域内，向放置待检测液体的储液电极12以及靠近的一行第二驱动电极112连续施加电压，可使得待检测液体的液滴(图中标记为Q1)从较大面积的储液电极12所在的区域内分离出来，并在电场驱动下沿第二驱动电极112排列的行方向移动至例如图4中所示的位置；同理，向放置分析试剂的储液电极12以及靠近的一行第二驱动电极112连续施加电压，使得分析试剂的液滴(图中标记为S1)从较大面积的储液电极12所在的区域内分离出来，并在电场驱动下沿第二驱动电极112排列的行方向移动至例如图4中所示的位置，即实现了液滴在行方向上的一维连续驱动。
待检测液体的滴液和分析试剂的液滴依次移动至同一第二驱动电极112所在的区域内后，通过向该第二驱动电极112与在列方向对齐的一个第一驱动电极111施加电压，可以使得滴液向上或向下移动至第一驱动电极111所在的区域内，从而使得依次移动至该区域内的待检测液体的滴液和分析试剂的液滴相接触，以进行后续的检测，即实现了液滴在列方向上的另一维连续驱动，从而实现了液滴在第一基板10与第二基板对合的相对空间内的二维驱动。
请继续参考前述图1所示，上述第一基板10上还设置有：第一信号走线层13和第一介质层14，第一信号走线层13通过设置在第一介质层14上的过孔与位于第一介质层14上的驱动电极11电性连接，以实现向驱动电极传递信号。
这里，第一信号走线层13、驱动电极11以及储液电极12可采用Mo(钼)、Al(铝)、Cu(铜)以及ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)等常规导电材料构成。第一介质层14采用绝缘材料构成，配置成隔离上下两层导电层。
第一信号走线层13由设置在第一基板10上的按照一定布线方式排布的多根走线构成，配置成通过形成在第一介质层14上的过孔与驱动电极11相接触，从而向驱动电极11传递信号，以实现上述的液滴在第一基板10与第二基板相对空间内的二维方向上的定向移动。
具体的，上述第一信号走线层13的结构包括：参考图3所示，第一信号走线131，配置成将一行第一驱动电极111电性连接在一起；第二信号走线132，配置成分别电性连接一行中独立的各个第二驱动电极112；第三信号走线133，配置成将每列储液电极12电性连接在一起。
这里，由于液滴在第一基板10与第二基板相对空间内的移动方式是先沿着第二驱动电极112所在的行方向进行一维移动，再沿着第二驱动电极112与对齐的第一驱动电极111之间的列方向进行另一维移动。因此，第二信号走线132需要配置成分别电性连接一行中独立的各个第二驱动电极112，从而在一行第二驱动电极112之间形成连续的驱动电场。即在一行第二驱动电极112中，每个第二驱动电极112均连接独立的一根第二信号走线132、接收独立的电压以驱动液滴沿一行第二驱动电极112的方向进行移动。而一行第一驱动电极111之间无需形成电场，故为简化布线的复杂程度，可以利用一根第一信号走线131将一行第一驱动电极111电性连接在一起；同理，可以利用同一根第三信号走线133将一列储液电极12电性连接在一起。
并且，由于液滴在相邻两行第二驱动电极112上的移动彼此独立、互不干扰，故沿列方向对齐的一列第二驱动电极112之间可以电性连接在同一根第二信号走线132上，以进一步简化布线难度。
这里，参考图3所示，由于走线相互之间布线排列地较为紧密，可以在制备储液电极12时同时形成连接电极12a。连接电极12a示例的可配置成连接沿列方向相邻的两个储液电极12，并从列首或列尾处的第一个储液电极12延伸出，以电性连接第三信号走线133，接收信号。
需要说明的，上述第一信号走线层13的具体结构仅作为一种可能的优选方式，本发明实施例对各走线的具体布线方式不作限定，只要使得驱动电极11与储液电极12能接收到相应的驱动信号，驱动液滴从储液电极12所在的区域内分离出来，并移动至设定的检测位点实现电化学检测即可。
进一步的，参考图3所示，上述第一基板上还设置有：绑定电极15，配置成绑定电路板；第一信号走线131、第二信号走线132及第三信号走线133配置成连接在对应的绑定电极15上。
这里，绑定电极15所在的区域即为绑定(bonding)区域；待绑定的电路板例如可以为FPC(Flexible Printed Circuit，柔性印刷电路板)，以连接外电路，从而给驱动电极11施加信号。
在上述基础上进一步的，参考图1所示，第一基板10上还设置有：第一疏水层16，覆盖驱动电极11和储液电极12(图中未示意出)。
这里，上述的第一疏水层16覆盖驱动电极11和储液电极12，是指第一疏水层16位于驱动电极11和储液电极12远离第一基板10一侧的上方。由于待检测液体和分析试剂通常均为极性液体，可以使得待检测液体和分析试剂在未受到电场驱动时在第一疏水层16表面的接触角大于90°，更有利于施加电场后驱动检测液体的液滴和分析试剂的液滴受控离散。
根据本发明实施例提供的上述电化学检测芯片的进一步设计需要，上述第一疏水层16与包括有驱动电极11和储液电极12的电极之间还可设置有其他结构层，以进一步提高检测效果。
上述第一疏水层16与包括有驱动电极11和储液电极12的电极之间可设置有第二介质层17，旨在为下方的第一疏水层16提供一个较为平坦的衬底，避免由于下方的驱动电极11、储液电极12与第一基板10之间存在的厚度段差影响第一疏水层16的平坦性，造成液滴移动的限制或偏差。
进一步的，参考图2所示，第二基板20上的结构进一步包括：第二基板20朝向第一基板的一侧还设置有：第二疏水图案23，第二疏水图案23在第二基板20上的位置配置成与下方的第一疏水层16覆盖第二驱动电极112的区域正对，可以使得待检测液体和分析试剂在未受到电场驱动时在与第一疏水层16上方的第二疏水图案23表面的接触角也大于90°，更有利于施加电场后驱动待检测液体的液滴和分析试剂的液滴受控离散。
如图5所示，第一检测电极21和第二检测电极22的图形均为梳齿状，且第一检测电极的梳齿部分210与第二检测电极的梳齿部分220相互交叉间隔开。
这里，梳齿状的电极结构是由一个条形部分及从条形部分的同一侧延伸出的间隔开的多个梳齿部分构成。
根据下方正对位置处的第二驱动电极112的边长尺寸，上方的第一检测电极的梳齿部分210与第二检测电极的梳齿部分220的齿宽可以为0.01～1mm，第一检测电极的梳齿部分210与第二检测电极的梳齿部分220相互交叉间隔开的间距可以为1～100μm。
进一步的，上述第二基板上还设置有：第二信号走线层，设置成与第一检测电极和第二检测电极电性连接。
具体如图6所示，第二信号走线层包括：第四信号走线，配置成将一行第一检测电极电性连接在一起；第五信号走线25，配置成分别电性连接一行中独立的各个第二检测电极22。
需要说明的是，为降低第二基板上的布线难度，可以利用同一根第四信号走线将一行第一检测电极连接在一起，即输入相同电压信号，作为对电极。而各个第二检测电极22之间为独立设置，需要施加不同的信号，以反馈待检测液体的液滴与分析试剂的液滴在接触前后的电流变化，故每个第二检测电极22作为工作电极独立电性连接不同的第五信号走线25。
这里，由于第二基板上的结构较为简单，可以通过调整布线排列方式使得各走线彼此之间不会出现交叉情况，因此，第二基板20上的各检测电极和各走线可以同层设置，采用相同的传感灵敏度较高的导电材料(如金、铂、石墨等)构成，以进一步简化制备工艺。
为简化起见，上述图6中仅示意出第二检测电极22以及从每个第二检测电极22引出各第五信号走线25的优选的布线方式，本发明实施例对此不作限定，可根据上述电化学检测芯片的具体尺寸参数灵活配置第五信号走线25的布线方式。
各电极及走线之间的配置情况可参考图5所示作进一步说明，其中，第一基板上设置第一驱动电极111的位置与第二基板上设置第一检测电极21、第二检测电极22的位置正对；第二基板上与第二驱动电极112正对的位置未设置第一检测电极21和第二检测电极22；沿列方向对齐的一列第二驱动电极112之间电性连接在同一根第二信号走线132上；一行第一驱动电极111电性连接在同一根第一信号走线131上；第四信号走线24将一行第一检测电极21电性连接在一起；多根第五信号走线25(图5中仅示意出6根)分别电性连接一行中独立的各个第二检测电极22。
在上述基础上进一步的，为简化第二基板的设计结构，本发明实施例优选的，参考图3所示，在第一基板上设置第四信号走线连接线和第五信号走线连接线，第四信号走线连接线和第五信号走线连接线分别配置成连接在对应的绑定电极上。
在上述图3中，第四信号走线连接线和第五信号走线连接线所在的区域标记为18。
第一基板与第二基板通过设置在导电胶连接区域30内的导电胶对合在一起后的结构如图7所示，从而将第二基板上的第四信号走线与第一基板上的第四信号走线连接线电性连接在一起、将第二基板上的第五信号走线与第一基板上的第四信号走线连接线连接在一起。
为简化起见，图7中仅标注出第四信号走线连接线和第五信号走线连接线所在的区域18、第二驱动电极112、储液电极12以及第二检测电极22，其余结构标记请参见前述附图。
这样一来，通过导电胶将上下两个基板的走线连接在一起，为第二基板上的第一检测电极21和第二检测电极22传输相应的检测信号以进行生物检测。其中，导电胶的材料可以为内部分散有导电金球的封装胶。在上述基础上进一步的，电化学检测芯片还包括：贯穿第二基板的滴注孔，滴注孔在第二基板上的位置配置成露出第一疏水层覆盖储液电极的区域，以向储液电极所在的区域滴注待检测液体或分析试剂。
并且，上述电化学检测芯片还包括：设置在第一基板与第二基板之间的支撑物，以保证两个基板对合后具有一定的液滴移动空间。
在上述基础上，本发明实施例还提供了一种上述电化学检测芯片的检测方法，该检测方法包括：
步骤S1、向驱动电极施加驱动信号，以使待检测液体的液滴与分析试剂的液滴移动至检测位置；
步骤S2、向检测位置处的第一检测电极和第二检测电极施加检测信号，以检测待检测液体的液滴与分析试剂的液滴在接触前后的电流变化，从而确定待检测液体中是否存在目标分析物。
通过本发明实施例提供的上述基于数字微流控技术的电化学检测芯片，通过给驱动电极施加驱动信号，可以驱动液滴从储液电极所在的区域分离出来，并移动到各个检测位置；再通过给交叉成对的检测电极施加检测信号，可以进行生物检测。节省滴注时间，且液滴体积为微升量级，节省试剂和成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种电化学检测芯片，其特征在于，包括：
对合设置的第一基板与第二基板；
所述第一基板的一侧设置有多个独立的驱动电极；
所述第二基板朝向所述第一基板的一侧上与至少部分所述驱动电极正对的位置分别设置有彼此间隔开的第一检测电极和第二检测电极。
2.根据权利要求1所述的电化学检测芯片，其特征在于，所述驱动电极包括：第一驱动电极，配置成与所述第一检测电极、第二检测电极正对；第二驱动电极，在所述第二基板上与所述第二驱动电极正对的位置未设置所述第一检测电极和所述第二检测电极；
其中，所述第二驱动电极沿行方向呈至少一行设置，所述第一驱动电极设置在每行所述第二驱动电极的沿列方向的至少一侧，且所述第一驱动电极在所述列方向上与所述第二驱动电极对齐；所述第一基板上还设置有：储液电极，位于每行所述第二驱动电极的行首和/或行尾。
3.根据权利要求2所述的电化学检测芯片，其特征在于，所述储液电极的面积大于所述驱动电极的面积。
4.根据权利要求2所述的电化学检测芯片，其特征在于，所述第一基板上还设置有：第一信号走线层和第一介质层，所述第一信号走线层通过设置在所述第一介质层上的过孔与位于所述第一介质层上的所述驱动电极电性连接。
5.根据权利要求2所述的电化学检测芯片，其特征在于，所述第一基板上还设置有：第一疏水层，覆盖所述驱动电极和所述储液电极。
6.根据权利要求4所述的电化学检测芯片，其特征在于，所述第一信号走线层包括：第一信号走线，配置成将一行所述第一驱动电极电性连接在一起；第二信号走线，配置成分别电性连接一行中独立的各个所述第二驱动电极；第三信号走线，配置成将每列所述储液电极电性连接在一起。
7.根据权利要求6所述的电化学检测芯片，其特征在于，所述第一基板上还设置有：绑定电极，配置成绑定电路板；所述第一信号走线、所述第二信号走线及所述第三信号走线配置成连接在对应的所述绑定电极上。
8.根据权利要求5所述的电化学检测芯片，其特征在于，所述第二基板朝向所述第一基板的一侧还设置有：第二疏水图案，所述第二疏水图案在所述第二基板上的位置配置成与所述第一疏水层覆盖所述第二驱动电极的区域正对。
9.根据权利要求5所述的电化学检测芯片，其特征在于，所述电化学检测芯片还包括：贯穿所述第二基板的滴注孔，所述滴注孔在所述第二基板上的位置配置成露出所述第一疏水层覆盖所述储液电极的区域。
10.根据权利要求1所述的电化学检测芯片，其特征在于，所述第一检测电极和所述第二检测电极的图形均为梳齿状，且所述第一检测电极的梳齿部分与所述第二检测电极的梳齿部分相互交叉间隔开。
11.根据权利要求1所述的电化学检测芯片，其特征在于，所述第二基板上还设置有：第二信号走线层，设置成与所述第一检测电极和所述第二检测电极电性连接。
12.根据权利要求11所述的电化学检测芯片，其特征在于，所述第二信号走线层包括：第四信号走线，配置成将一行所述第一检测电极电性连接在一起；第五信号走线，配置成分别电性连接一行中独立的各个所述第二检测电极。
13.根据权利要求12所述的电化学检测芯片，其特征在于，所述第一基板上还设置有：绑定电极，配置成绑定电路板；第四信号走线连接线和第五信号走线连接线，所述第四信号走线连接线和所述第五信号走线连接线分别配置成连接在对应的所述绑定电极上；
所述电化学检测芯片还包括：设置在所述第一基板与所述第二基板之间的导电胶，配置成电性连接所述第四信号走线与所述第四信号走线连接线、所述第五信号走线与所述第五信号走线连接线。
14.根据权利要求1所述的电化学检测芯片，其特征在于，所述电化学检测芯片还包括：设置在所述第一基板与所述第二基板之间的支撑物。
15.一种如权利要求1至14任一项所述的电化学检测芯片的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
向所述驱动电极施加驱动信号，以使待检测液体的液滴与分析试剂的液滴移动至检测位置；
向所述检测位置处的所述第一检测电极和所述第二检测电极施加检测信号，以检测所述待检测液体的液滴与所述分析试剂的液滴在接触前后的电流变化。
CN201810001886.XA 2018-01-02 2018-01-02 一种电化学检测芯片及其检测方法 Pending CN108226261A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810001886.XA CN108226261A (zh) 2018-01-02 2018-01-02 一种电化学检测芯片及其检测方法
US16/235,455 US11169109B2 (en) 2018-01-02 2018-12-28 Electrochemical detection chip and detection method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810001886.XA CN108226261A (zh) 2018-01-02 2018-01-02 一种电化学检测芯片及其检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108226261A true CN108226261A (zh) 2018-06-29

Family

ID=62645066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810001886.XA Pending CN108226261A (zh) 2018-01-02 2018-01-02 一种电化学检测芯片及其检测方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11169109B2 (zh)
CN (1) CN108226261A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108970658A (zh) * 2018-07-27 2018-12-11 京东方科技集团股份有限公司 一种有源矩阵数字微流控芯片
CN109046483A (zh) * 2018-08-28 2018-12-21 京东方科技集团股份有限公司 流体微粒及制备方法、微流体系统及制备方法、控制方法
CN110773247A (zh) * 2019-11-04 2020-02-11 京东方科技集团股份有限公司 一种微量样品的检测芯片
WO2020029609A1 (en) * 2018-08-09 2020-02-13 Boe Technology Group Co., Ltd. Microfluidic chip, detecting and driving method thereof, and on-chip laboratory system
CN112791753A (zh) * 2019-11-13 2021-05-14 京东方科技集团股份有限公司 微流控芯片及其制造方法、微流控器件
WO2021218450A1 (zh) * 2020-04-30 2021-11-04 京东方科技集团股份有限公司 检测芯片及其使用方法、反应系统
CN113671359A (zh) * 2020-05-15 2021-11-19 京东方科技集团股份有限公司 数字微流控制芯片及其故障检测方法
WO2024000417A1 (zh) * 2022-06-30 2024-01-04 京东方科技集团股份有限公司 微流控芯片及其检测系统、检测方法、制备方法
WO2024067607A1 (zh) * 2022-09-26 2024-04-04 江苏液滴逻辑生物技术有限公司 微流控芯片及其制备方法、微流控系统
WO2024108497A1 (zh) * 2022-11-24 2024-05-30 京东方科技集团股份有限公司 数字微流控核酸检测芯片及检测方法、检测装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1912625A (zh) * 2006-08-25 2007-02-14 清华大学 微液滴控制在病毒检测中的应用及检测方法和芯片
CN102095770A (zh) * 2010-11-22 2011-06-15 复旦大学 一种基于数字微流控技术的电化学传感器芯片
CN102175744A (zh) * 2011-01-06 2011-09-07 复旦大学 一种数字微流控技术的电化学传感器芯片
CN102861623A (zh) * 2012-09-27 2013-01-09 大连大学 一种用于水体营养元素测定的数字微流控芯片系统
CN103170384A (zh) * 2013-05-06 2013-06-26 复旦大学 一种基于大小液滴操控的数字微流芯片
CN103412024A (zh) * 2013-07-05 2013-11-27 复旦大学 一种集成电化学传感芯片
US20160231268A1 (en) * 2006-04-18 2016-08-11 Advanced Liquid Logic, Inc. Droplet-based surface modification and washing
CN206281759U (zh) * 2016-08-12 2017-06-27 南京理工大学 一种基于数字微流控的荧光液滴分选系统
CN107110816A (zh) * 2014-10-21 2017-08-29 多伦多大学管理委员会 具有集成的电化学传感器的数字微流体设备
CN107118955A (zh) * 2017-05-12 2017-09-01 京东方科技集团股份有限公司 基因测序芯片及基因测序方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9188615B2 (en) * 2011-05-09 2015-11-17 Advanced Liquid Logic, Inc. Microfluidic feedback using impedance detection
US8808519B2 (en) * 2011-12-14 2014-08-19 Hamilton Sundstrand Space Systems International Microfluidic device
US20190329259A1 (en) * 2016-11-18 2019-10-31 Digital Biosystems Digital microfluidic devices

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160231268A1 (en) * 2006-04-18 2016-08-11 Advanced Liquid Logic, Inc. Droplet-based surface modification and washing
CN1912625A (zh) * 2006-08-25 2007-02-14 清华大学 微液滴控制在病毒检测中的应用及检测方法和芯片
CN102095770A (zh) * 2010-11-22 2011-06-15 复旦大学 一种基于数字微流控技术的电化学传感器芯片
CN102175744A (zh) * 2011-01-06 2011-09-07 复旦大学 一种数字微流控技术的电化学传感器芯片
CN102861623A (zh) * 2012-09-27 2013-01-09 大连大学 一种用于水体营养元素测定的数字微流控芯片系统
CN103170384A (zh) * 2013-05-06 2013-06-26 复旦大学 一种基于大小液滴操控的数字微流芯片
CN103412024A (zh) * 2013-07-05 2013-11-27 复旦大学 一种集成电化学传感芯片
CN107110816A (zh) * 2014-10-21 2017-08-29 多伦多大学管理委员会 具有集成的电化学传感器的数字微流体设备
CN206281759U (zh) * 2016-08-12 2017-06-27 南京理工大学 一种基于数字微流控的荧光液滴分选系统
CN107118955A (zh) * 2017-05-12 2017-09-01 京东方科技集团股份有限公司 基因测序芯片及基因测序方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108970658A (zh) * 2018-07-27 2018-12-11 京东方科技集团股份有限公司 一种有源矩阵数字微流控芯片
US11691147B2 (en) 2018-07-27 2023-07-04 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Digital microfluidic chip and digital microfluidic system
CN108970658B (zh) * 2018-07-27 2020-03-06 京东方科技集团股份有限公司 一种有源矩阵数字微流控芯片
US11344889B2 (en) 2018-08-09 2022-05-31 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Microfluidic chip, detecting and driving method thereof, and on-chip laboratory system
WO2020029609A1 (en) * 2018-08-09 2020-02-13 Boe Technology Group Co., Ltd. Microfluidic chip, detecting and driving method thereof, and on-chip laboratory system
US11278899B2 (en) 2018-08-28 2022-03-22 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Microfluidic particle and manufacturing method thereof, microfluidic system, manufacturing method and control method thereof
CN109046483B (zh) * 2018-08-28 2022-04-15 京东方科技集团股份有限公司 流体微粒及制备方法、微流体系统及制备方法、控制方法
CN109046483A (zh) * 2018-08-28 2018-12-21 京东方科技集团股份有限公司 流体微粒及制备方法、微流体系统及制备方法、控制方法
CN110773247A (zh) * 2019-11-04 2020-02-11 京东方科技集团股份有限公司 一种微量样品的检测芯片
CN112791753A (zh) * 2019-11-13 2021-05-14 京东方科技集团股份有限公司 微流控芯片及其制造方法、微流控器件
US12005440B2 (en) 2019-11-13 2024-06-11 Beijing Boe Sensor Technology Co., Ltd. Microfluidic chip having grounding trace and manufacturing method thereof, and microfluidic device
WO2021218450A1 (zh) * 2020-04-30 2021-11-04 京东方科技集团股份有限公司 检测芯片及其使用方法、反应系统
CN113671359A (zh) * 2020-05-15 2021-11-19 京东方科技集团股份有限公司 数字微流控制芯片及其故障检测方法
CN113671359B (zh) * 2020-05-15 2024-08-13 京东方科技集团股份有限公司 数字微流控制芯片及其故障检测方法
WO2024000417A1 (zh) * 2022-06-30 2024-01-04 京东方科技集团股份有限公司 微流控芯片及其检测系统、检测方法、制备方法
WO2024067607A1 (zh) * 2022-09-26 2024-04-04 江苏液滴逻辑生物技术有限公司 微流控芯片及其制备方法、微流控系统
WO2024108497A1 (zh) * 2022-11-24 2024-05-30 京东方科技集团股份有限公司 数字微流控核酸检测芯片及检测方法、检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20190204262A1 (en) 2019-07-04
US11169109B2 (en) 2021-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108226261A (zh) 一种电化学检测芯片及其检测方法
US11298700B2 (en) Feedback system for parallel droplet control in a digital microfluidic device
US7641779B2 (en) Method and apparatus for programmable fluidic processing
US11344889B2 (en) Microfluidic chip, detecting and driving method thereof, and on-chip laboratory system
KR101471054B1 (ko) 전기습윤 기반의 디지털 미세유동
US11408882B2 (en) Sensor array
US11382185B2 (en) Heating element for sensor array
CN101405409A (zh) 具有加热电极的微电子器件
CN108970658B (zh) 一种有源矩阵数字微流控芯片
CN115245844A (zh) 一种微流控芯片
TWI499778B (zh) 微流體裝置
CN115245845A (zh) 一种微流控芯片
US20220091146A1 (en) Devices and methods for fluid actuation
WO2007001091A1 (en) Cellular potential measurement container
CN110193386B (zh) 一种基于介电电泳/电浸润效应的微流芯片
EP4186593A1 (en) Substrate for droplet driving and manufacturing method therefor, and microfluidic device
CN108883415A (zh) 数字微流体装置及其制造方法、微流体装置、芯片实验室装置和数字微流体方法
CN115779985B (zh) 微流控基板及微流控装置
EP3795252A1 (en) Conductive spacer for a microfluidic device
EP3812042A1 (en) Ewod device with sensing apparatus
KR20240054146A (ko) 일렉트로웨팅 기반의 액적 액추에이터 및 그것을 이용한 액적 처리 방법
CN116075365A (zh) 微流控基板、微流控芯片及微流控系统

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180629

RJ01 Rejection of invention patent application after publication