CN111208119A - 数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置 - Google Patents

数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111208119A
CN111208119A CN202010114438.8A CN202010114438A CN111208119A CN 111208119 A CN111208119 A CN 111208119A CN 202010114438 A CN202010114438 A CN 202010114438A CN 111208119 A CN111208119 A CN 111208119A
Authority
CN
China
Prior art keywords
driving
substrate
magnetic bead
antibody
array
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
CN202010114438.8A
Other languages
English (en)
Inventor
李月
姚文亮
赵楠
高涌佳
樊博麟
古乐
廖辉
赵莹莹
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 Sensor Technology Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Sensor 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 Sensor Technology Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to CN202010114438.8A priority Critical patent/CN111208119A/zh
Publication of CN111208119A publication Critical patent/CN111208119A/zh
Priority to US17/434,408 priority patent/US20220341925A1/en
Priority to PCT/CN2021/075848 priority patent/WO2021169785A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54386—Analytical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/76—Chemiluminescence; Bioluminescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54313—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being characterised by its particulate form
    • G01N33/54326—Magnetic particles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54386—Analytical elements
    • G01N33/54387—Immunochromatographic test strips
    • G01N33/54388—Immunochromatographic test strips based on lateral flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/531—Production of immunochemical test materials
    • G01N33/532—Production of labelled immunochemicals
    • G01N33/535—Production of labelled immunochemicals with enzyme label or co-enzymes, co-factors, enzyme inhibitors or enzyme substrates

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

本发明实施例提供了一种数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置。数字微流控化学发光检测芯片包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板形成的腔体包括实现抗原、磁珠抗体和抗体结合的混匀孵育区、实现化学发光并检测光信号的发光检测区以及连通所述混匀孵育区和发光检测区的连通路径，所述第一基板上设置有用于驱动样液移动的驱动阵列和用于采集样液发光信号的光传感阵列，所述驱动阵列与所述混匀孵育区、发光检测区和连通路径的位置相对应，所述光传感阵列与所述发光检测区的位置相对应。本发明实施例具有结构紧凑、体积小、功耗低、成本低等特点，降低了信号的信噪比，提高了检测结果的一致性。

Description

数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置
技术领域
本发明涉及化学发光检测技术领域，具体涉及一种数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置。
背景技术
化学发光分析是根据化学反应产生的辐射光的强度来确定物质的含量的分析方法，化学发光免疫分析是将化学发光分析与免疫反应分析相结合，用化学发光的相关物质标记抗体或者抗原，与待测的抗原或抗体反应后，经过分离游离态的化学发光标记物，加入化学发光系统的其他相关物质产生化学发光，进行抗原或抗体的定量或定性检测。
化学发光免疫分析技术具有高度的准确性和特异性，成为检验方法学中最为重要的技术之一，是目前世界上公认的先进的标记免疫测定技术之一。化学发光免疫分析技术作为疾病诊断的主要手段已被广泛用于机体免疫功能、传染性疾病、内分泌系统、肿瘤标志物、性激素、甲状腺功能等方面的体外诊断检测中。
目前，现有化学发光检测装置存在系统体积大、检测结果一致性低等缺陷。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是，提供一种数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置，以解决现有现有系统体积大、检测结果一致性低等缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种数字微流控化学发光检测芯片，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板形成的腔体包括实现抗原、磁珠抗体和抗体结合的混匀孵育区、实现化学发光并检测光信号的发光检测区以及连通所述混匀孵育区和发光检测区的连通路径，所述第一基板上设置有用于驱动样液移动的驱动阵列和用于采集样液发光信号的光传感阵列，所述驱动阵列与所述混匀孵育区、发光检测区和连通路径的位置相对应，所述光传感阵列与所述发光检测区的位置相对应。
在一些可能的实现方式中，所述混匀孵育区包括磁珠加注盘和磁珠混匀通道，所述磁珠加注盘用于向磁珠混匀通道提供磁珠抗体，在所述磁珠混匀通道，所述样液在所述驱动阵列驱动下沿着所述磁珠混匀通道移动，使样液中抗原与磁珠抗体结合，形成第一孵育样液，所述第一孵育样液包括抗原-磁珠抗体复合物。
在一些可能的实现方式中，所述混匀孵育区还包括酶标加注盘和酶标混匀通道，所述酶标加注盘用于向酶标混匀通道提供酶标抗体，所述酶标混匀通道与所述磁珠混匀通道连通，在所述酶标混匀通道，所述第一孵育样液在所述驱动阵列驱动下沿着所述酶标混匀通道移动，使第一孵育样液与酶标抗体结合，形成第二孵育样液，所述第二孵育样液包括抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物。
在一些可能的实现方式中，所述发光检测区包括底物加注盘和纯化通道，所述纯化通道与所述混匀孵育区连通，所述底物加注盘用于向纯化通道提供发光底物，在所述纯化通道中，所述第二孵育样液在所述驱动阵列驱动下沿着所述纯化通道移动，使第二孵育样液与发光底物结合，形成第三孵育样液，所述第三孵育样液包括抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物。
在一些可能的实现方式中，所述磁珠混匀通道、酶标混匀通道和纯化通道均为环形通道，所述样液与磁珠抗体、所述第一孵育样液与酶标抗体、所述第二孵育样液与发光底物均通过转圈方式实现混匀。
在一些可能的实现方式中，所述发光检测区还包括洗涤加注盘，所述洗涤加注盘用于向纯化通道提供洗涤缓冲液，在所述纯化通道中，所述第二孵育样液在所述驱动阵列驱动下沿着所述纯化通道移动，使第二孵育样液与洗涤缓冲液实现混匀；外设的磁控装置固定所述第二孵育样液中的磁珠抗体，所述第二孵育样液中的杂质溶液在所述驱动阵列驱动下排出所述纯化通道。
在一些可能的实现方式中，所述发光检测区还包括检测区，所述检测区与所述纯化通道连通，在所述检测区，所述光传感阵列采集所述第三孵育样液化学发光的光信号，并将所述光信号转化为电信号。
在一些可能的实现方式中，所述第二基板上设置有多个加注孔，所述多个加注孔分别与所述磁珠加注盘、酶标加注盘、洗涤加注盘和底物加注盘的位置相对应。
在一些可能的实现方式中，还包括加注区和废液区，所述加注区与所述混匀孵育区连通，用于接收待检测的样液，所述废液区与所述发光检测区连通，用于接收来自所述发光检测区的废液。
在一些可能的实现方式中，所述驱动阵列采用有源驱动实现方式。
在一些可能的实现方式中，所述第一基板包括第一基底、设置在所述第一基底朝向第二基板一侧表面上的阵列结构层和设置在所述阵列结构层朝向第二基板一侧表面上的第一疏水层，第二基板包括第二基底和设置在第二基底朝向第一基板一侧表面上的第二疏水层；所述驱动阵列和光传感阵列设置在所述阵列结构层中，所述驱动阵列包括多个驱动单元，所述驱动单元包括驱动晶体管和驱动电极，所述驱动电极与驱动晶体管连接；所述光传感阵列包括多个光传感单元，所述光传感单元包括传感晶体管和光电二极管，所述光电二极管与传感晶体管连接。
在一些可能的实现方式中，所述阵列结构层包括：
第一基底；
设置在所述第一基底上的驱动栅电极和传感栅电极；
覆盖所述驱动栅电极和传感栅电极的第一绝缘层；
设置在所述第一绝缘层上的驱动有源层和传感有源层；
相互邻近的一端分别设置在所述驱动有源层上的驱动源电极和驱动漏电极，相互邻近的一端分别设置在所述传感有源层上传感源电极和传感漏电极；
覆盖所述驱动源电极、驱动漏电极、传感源电极和传感漏电极的第二绝缘层和第三绝缘层，其上开设有暴露出所述传感漏电极的第一过孔；
设置在所述第三绝缘层上的光电二极管，所述光电二极管的第一极通过所述第一过孔与所述传感漏电极连接；
覆盖所述光电二极管的第四绝缘层，其上开设有暴露出所述驱动漏电极的第二过孔；
设置在所述第四绝缘层上的驱动电极，所述驱动电极通过所述第二过孔与所述驱动漏电极连接；
覆盖所述驱动电极的第五绝缘层。
本发明实施例还提供了一种数字微流控化学发光检测装置，包括上述的数字微流控化学发光检测芯片，还包括移液装置、温控装置、磁控装置和信号处理装置；所述移液装置用于将样液转移到所述数字微流控化学发光检测芯片上，所述温控装置用于向所述数字微流控化学发光检测芯片提供设定的温度，所述磁控装置用于向所述数字微流控化学发光检测芯片提供设定的磁场，所述信号处理装置与所述数字微流控化学发光检测芯片连接，用于读取所述光传感阵列的电信号，对电信号进行分析处理，获得浓度信息。
在一些可能的实现方式中，所述温控装置设置在所述第一基板远离第二基板的一侧或所述第二基板远离第一基板的一侧，用于向所述混匀孵育区提供设定的温度；所述磁控装置设置在所述第一基板远离第二基板的一侧或所述第二基板远离第一基板的一侧，用于向所述发光检测区提供设定的磁场。
本发明实施例还提供了一种采用上述的数字微流控化学发光检测芯片的数字微流控化学发光检测方法，包括：
所述驱动阵列驱动样液依次与磁珠抗体、酶标抗体和发光底物结合，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物；
所述光传感阵列采集所述抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物化学发光的光信号，并将所述光信号转化为电信号。
在一些可能的实现方式中，所述驱动阵列驱动样液依次与磁珠抗体、酶标抗体和发光底物结合，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物，包括：
在所述混匀孵育区，所述驱动阵列驱动样液依次与磁珠抗体和酶标抗体结合，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物；
在所述发光检测区，所述驱动阵列驱动所述抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物与发光底物结合，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物。
本发明实施例提供了一种数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置，利用数字微流控技术实现了化学发光反应复杂样液的制备，避免了现有技术复杂的流体液路系统，通过在数字微流控化学发光检测芯片中集成光传感阵列，实现了在芯片内采集光信号，避免了现有技术复杂的外围光路结构。本发明实施例具有结构紧凑、体积小、功耗低、成本低等特点，降低了信号的信噪比，提高了检测结果的一致性。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书实施例中阐述，并且，部分地从说明书实施例中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
图1为本发明实施例数字微流控化学发光检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例数字微流控化学发光检测芯片的结构示意图；
图3为本发明数字微流控化学发光检测芯片一实施例的结构示意图；
图4为本发明实施例样液孵育过程的示意图；
图5为本发明实施例数字微流控化学发光检测装置一实施例的结构示意图；
图6为本发明实施例集成有光传感阵列的数字微流控化学发光检测芯片的结构示意图；
图7为本发明实施例阵列结构层的结构示意图。
附图标记说明:
10—移液装置； 20—温控装置； 30—磁控装置；
40—检测芯片； 50—信号处理装置； 100—加注区；
101—样液加注盘； 200—混匀孵育区； 201—磁珠加注盘；
202—酶标加注盘； 203—磁珠混匀通道； 204—酶标混匀通道；
300—发光检测区； 301—洗涤加注盘； 302—底物加注盘；
303—纯化通道； 310—检测区； 400—废液区；
401—废液存储盘； 11—第一基底； 12—阵列结构层；
13—第一疏水层； 21—第二基底； 22—第二疏水层；
31—密封剂； 32—孵育样液； 121—驱动阵列；
122—光传感阵列； 51—读取模块； 52—处理显示模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
近年来，随着临床检验医学的发展，小型化、便携式即时检测仪器成为目前临床诊断仪器的发展趋势之一。注意点检测(Point of Care Test，POCT)即床边检验或近患者检验，是利用便携式设备在数分钟内得出检验结果的一种方式，广泛适用于医院、护理病房、救护单位、保险公司及家庭健康网络，也适用于一些特殊环境，如抢险救灾、边远农村及行军途中等。POCT的出现，使传统上由专业检验人员完成的工作更多地交给非专业检验人员完成。
微全分析系统(Miniaturized Total Analysis System,μ-TAS)是1990年首先由瑞士Ciba Geigy公司的Manz与Widmer提出，之后得到了迅猛的发展。微流控芯片是微型全分析系统的主要发展方向和最为活跃的前沿领域，其目标是把整个实验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上。与传统的生化分析实验室相比，微流控芯片具有自动、检测速度快、体积小以及样品消耗低等优点，必将会带来生化分析与医学诊断等科学技术的革命性变革。对于最早发展起来的流道式微流控芯片而言，由于流道式微流控芯片需要借助外围的微泵、微阀以及复杂管路实现液体的驱动控制，流道内易存在气泡和“死区效应”。流道一旦成型不可更改，只能针对特定应用，缺少灵活性，这些问题限制了流道式微流控芯片的广泛应用。在1993年，Berge通过实验发现了介电润湿现象，并对介电润湿实现液滴操纵的原理及影响因素进行了充分的验证。自此之后，数字微流控(Micro Fluidics)技术得到了蓬勃的发展。数字微流控芯片是利用介电润湿的原理，通过改变液滴的亲疏水性，实现对离散的微液滴施加驱动力从而对其运动进行操控，可在微米尺度对流体进行操控，具有将生物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米的芯片上的能力，因此又被称芯片实验室(Laboratory on a Chip,简称LOC)，具有尺寸小、便携、功能可灵活组合以及集成度高等优势。数字微流控分为有源数字微流控和无源数字微流控，两者的主要区别在于，有源数字微流控是阵列化驱动液滴，可以精确地控制某个位置上的液滴单独移动，而无源数字微流控是所有位置上的液滴一起动或一起停。近些年来，数字微流控芯片作为一种微量液体操控的新兴技术，凭借其结构简单、所需要的样品和试剂量小、易于集成、可并行处理及易实现自动化等诸多优势，在生物、化学、医学领域，尤其是POCT领域展现出巨大的发展潜力和应用前景。
目前，现有化学发光检测装置通常采用液路系统和外置光检测器件的结构，液路系统包括真空泵、冲洗泵、基质液泵和蠕动泵等精密度泵，外置光检测装置包括凸透镜、光电倍增管、光电池等。由于现有结构需要配套复杂的管路、泵和外围光路，不仅增加了系统的体积，而且信号信噪比较高，检测结果一致性比较低。
为了解决现有化学发光检测装置存在系统体积大、检测结果一致性低等缺陷，本发明实施例提供了一种数字微流控化学发光检测装置。图1为本发明实施例数字微流控化学发光检测装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例数字微流控化学发光检测装置包括：移液装置10、温控装置20、磁控装置30、集成有光传感阵列的数字微流控化学发光检测芯片40和信号处理装置50。其中，移液装置10用于将样液转移到数字微流控化学发光检测芯片40上，温控装置20用于向数字微流控化学发光检测芯片40提供设定的温度，磁控装置30用于向数字微流控化学发光检测芯片40提供设定的磁场，数字微流控化学发光检测芯片40用于实现抗原、磁珠抗体、抗体和发光底物的结合，并利用所集成的光传感阵列采集化学发光的光信号，将光信号转化为电信号，信号处理装置50与数字微流控化学发光检测芯片40连接，用于读取光传感阵列的电信号，对电信号进行分析处理，获得浓度信息。
图2为本发明实施例数字微流控化学发光检测芯片的结构示意图。如图2所示，数字微流控化学发光检测芯片40包括由第一基板和第二基板对盒形成的腔体，腔体被划分成多个功能区，多个功能区包括：加注区100、混匀孵育区200、发光检测区300和废液区400，多个功能区之间设有连通路径500，加注区100和混匀孵育区200之间通过连通路径500连通，混匀孵育区200和发光检测区300之间通过连通路径500连通，发光检测区300和废液区400之间通过连通路径500连通。多个功能区和连通路径所在的第一基板上设置有用于驱动样液移动的驱动阵列，发光检测区300所在的第一基板上设置有用于采集样液发光信号的光传感阵列，驱动阵列和光传感阵列的表面上设置有疏水层。
如图2所示，温控装置20设置在第一基板远离第二基板的一侧或第二基板远离第一基板的一侧，位置与混匀孵育区200所在区域相对应，用于向混匀孵育区200提供设定的温度。磁控装置30设置在第一基板远离第二基板的一侧或第二基板远离第一基板的一侧，位置与发光检测区300所在区域相对应，用于向发光检测区300提供设定的磁场。本发明实施例中，温控装置20可以包括加热器(heater)、温度传感器和控制器等，如电阻丝或半导体热电致冷器等，加热器与温度传感器和控制器形成闭环控制以精确有效的控制混匀孵育区200的温度。通常，化学发光免疫分析反应的温度需要控制在37±0.5℃。温控装置20可以包括永磁铁或电磁铁、控制器等，控制器通过调整永磁铁与第一基板或第二基板之间的距离或通过电磁铁的通断电，控制向发光检测区300提供磁场的强弱。实际实施时，温控装置20和磁控装置30既可以单独设置，也可以组合在一起形成温控磁控集成装置。
如图2所示，加注区100用于接收移液装置10转移的待检测的样液。混匀孵育区200与加注区100通过连通路径500连通，用于在数字微流控化学发光检测芯片中驱动阵列的控制下，依次形成第一孵育样液和第二孵育样液；第一孵育样液为抗原-磁珠抗体的复合物，第二孵育样液为抗原-磁珠抗体-酶标抗体的复合物。发光检测区300与混匀孵育区200通过连通路径500连通，用于在磁控装置30和驱动阵列的控制下，依次完成洗涤第二孵育样液和形成第三孵育样液，利用数字微流控化学发光检测芯片的光传感单元采集第三孵育样液化学发光的光信号。第三孵育样液为抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物的复合物。废液区400与发光检测区300通过连通路径500连通，用于存储来自发光检测区300的废液。
图3为本发明数字微流控化学发光检测芯片一实施例的结构示意图，示意了可以实现两个样液(样本溶液)同时检测的双通道结构。如图3所示，在平行于芯片的平面内，数字微流控化学发光检测芯片40包括多个功能区，分别为：加注区100、混匀孵育区(mixingand incubating area)200、发光检测区(purification detection area)300和废液区400，加注区100和混匀孵育区200之间通过连通路径500连通，混匀孵育区200和发光检测区300之间通过连通路径500连通，发光检测区300和废液区400之间通过连通路径500连通。在垂直于芯片的平面内，数字微流控化学发光检测芯片40包括对盒的第一基板和第二基板，第一基板和第二基板之间形成封闭的腔体，腔体形成能够实现两个样液同时检测的两个通道。第一基板包括第一基底、设置在第一基底上的阵列结构层和设置在阵列结构层上的第一疏水层，阵列结构层包括用于驱动样液移动的驱动阵列和用于采集样液光信号的光传感阵列，驱动阵列设置在与所有功能区和连通路径相对应的位置，光传感阵列设置在与发光检测区相对应的位置。第二基板包括第二基底和设置在第二基底上的第二疏水层。第一基板和第二基板之间通过密封剂对盒封装，形成封闭的腔体，腔体内可以通过设置隔离柱形成多个功能区和连通路径。
每个通道的加注区100包括样液加注盘101，样液加注盘101与混匀孵育区200通过连通路径500连通，用于接收移液装置10转移的待检测的样液，并将样液移动到混匀孵育区200。样液加注盘101所在位置的第二基板上设置有加注孔，使移液装置10将样液加注到样液加注盘101。其中，样液可以是血液样本(blood sampel)。
每个通道的混匀孵育区200包括磁珠加注盘201、酶标加注盘202、磁珠混匀通道203和酶标混匀通道204，磁珠混匀通道203和酶标混匀通道204均为环形通道，磁珠加注盘201与磁珠混匀通道203连通，酶标加注盘202与酶标混匀通道204连通，磁珠混匀通道203分别与加注区100和酶标混匀通道204连通，酶标混匀通道204分别与磁珠混匀通道203和发光检测区300连通。磁珠加注盘201和酶标加注盘202所在位置的第二基板上分别设置有相应的加注孔，使外部装置将磁珠抗体和酶标抗体分别加注到磁珠加注盘201和酶标加注盘202。
磁珠加注盘201用于接收外部装置提供的磁珠抗体(magnetic particles)，使磁珠抗体进入磁珠混匀通道203。在温控装置20提供的温度(如37℃恒温)条件下，数字微流控化学发光检测芯片的驱动阵列通过电场驱动样液沿着环形的磁珠混匀通道203快速移动，使样液与进入磁珠混匀通道203的磁珠抗体通过转圈方式实现混匀，样液中抗原与磁珠抗体充分结合，形成第一孵育样液，并将完成混匀的第一孵育样液移动到酶标混匀通道204。其中，第一孵育样液包括抗原-磁珠抗体复合物。
酶标加注盘202用于接收外部装置提供的酶标抗体(enzyme labeled antibody)，使酶标抗体进入酶标混匀通道204。在温控装置20提供的温度条件下，数字微流控化学发光检测芯片的驱动阵列通过电场驱动第一孵育样液沿着环形的酶标混匀通道204快速移动，使第一孵育样液与酶标抗体通过转圈方式实现混匀，第一孵育样液与酶标抗体充分结合，形成第二孵育样液，并将完成混匀的第二孵育样液移动到发光检测区300。其中，第二孵育样液包括抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物。
每个通道的发光检测区300包括洗涤加注盘301、底物加注盘302、纯化通道303和检测区310，纯化通道303为环形通道，分别与洗涤加注盘301和底物加注盘302连通。此外，纯化通道303还与混匀孵育区200、废液区400和检测区310连通。洗涤加注盘301和底物加注盘302所在位置的第二基板上分别设置有相应的加注孔，使外部装置将洗涤缓冲液和发光底物分别加注到洗涤加注盘301和底物加注盘302。
发光检测区300一方面用于洗涤第二孵育样液，即实现第二孵育样液与杂质溶液的分离。在完成混匀的第二孵育样液从混匀孵育区200移动到发光检测区300后，先通过磁控装置30施加磁场使第二孵育样液中的磁珠抗体固定在发光检测区300，后通过驱动阵列的驱动将杂质溶液移动到废液区400，完成第二孵育样液和杂质溶液的分离。随后，取消磁控装置30的磁场，使驱动阵列能够驱动第二孵育样液移动。其中，杂质溶液是指除了抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物外的溶液。本实施例中，可以采用本领域熟知的方式固定第二孵育样液中的磁珠抗体。例如，将磁控装置30设置在纯化通道303所在区域，控制磁控装置30通电，磁控装置30产生的磁场吸引磁珠抗体，将磁珠抗体吸附在腔体内的表面上。在适宜的磁场下，微小的磁珠抗体会聚集成非常紧密的磁体，因而不会被杂质溶液带走，这样就实现了磁珠抗体和杂质溶液的分离。杂质溶液清除后，控制磁控装置30断电，磁场消失，磁珠抗体即可在驱动阵列施加的电场驱动下移动。
洗涤加注盘301用于接收外部装置提供的洗涤缓冲液(wash buffer)，使洗涤缓冲液进入纯化通道303。数字微流控化学发光检测芯片的驱动阵列通过电场驱动第二孵育样液和洗涤缓冲液沿着环形的纯化通道303快速移动，使第二孵育样液和洗涤缓冲液通过转圈方式实现混匀，将磁珠抗体中夹杂的未反应的游离物质释放到洗涤缓冲液中。本发明实施例中，前述的分离和洗涤过程可以重复多次进行，通过固定磁珠抗体，将杂质溶液运送到废液区400，完成磁珠抗体与杂质溶液的分离，通过在纯化通道303快速移动第二孵育样液和洗涤缓冲液，完成第二孵育样液的洗涤。经过多次分离和洗涤，即可获得纯净的第二孵育样液，即抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物。
发光检测区300另一方面用于形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物。底物加注盘302用于接收外部装置提供的发光底物(substrate)，使发光底物进入纯化通道303。数字微流控化学发光检测芯片的驱动阵列通过电场驱动纯净的第二孵育样液沿着环形的纯化通道303快速移动，使第二孵育样液与发光底物通过转圈方式实现混匀，第二孵育样液和发光底物充分结合，形成第三孵育样液，并将完成混匀的第三孵育样液移动到检测区310。其中，第三孵育样液包括抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物。
本发明实施例中，检测区310位于环形的纯化通道303的中部，与纯化通道303连通，用于实现第三孵育样液化学发光的光采集。其中，完成混匀的第三孵育样液移动到检测区310后，数字微流控化学发光检测芯片的光传感阵列采集第三孵育样液化学发光的光信号，并将光信号转化为电信号。之后，电信号被传输至信号处理装置50，信号处理装置50通过分析处理获得浓度信息。
每个通道的废液区400包括废液存储盘401，废液存储盘401与发光检测区300通过连通路径500连通，用于接收发光检测区300转移的废液。废液存储盘401所在位置的第二基板上设置有取液孔，使外部装置取走废液。
虽然前述以双通道结构的数字微流控化学发光检测芯片进行了说明，但本发明实施例也适用于单通道结构，还适用于并行操作的多通道结构。本发明实施例中，由于分别设置两个通道的混匀孵育区200相互连通，两个通道的发光检测区300也相互连通，因此两个通道的混匀孵育区200可以共用一个磁珠加注盘201，共用一个酶标加注盘202，两个通道的发光检测区300可以共用一个洗涤加注盘301，共用一个底物加注盘302。实际实施时，每个通道也可以单独设置相应的加注盘。此外，实现混匀的方式不限于转圈方式，还可以是直线振荡方式，即控制液滴沿着直线路径快速震挡。转圈方式和直线振荡方式均可以实现打破液滴中所携带物质的平衡状态，加快物质在液滴中的分散速度。
图4为本发明实施例样液孵育过程的示意图。如图4所示，样液中抗原与磁珠抗体充分混匀形成抗原-磁珠抗体复合物(第一孵育样液)，抗原-磁珠抗体复合物与酶标抗体充分混匀形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物(第二孵育样液)，抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物与发光底物充分混匀形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物(第三孵育样液)。这样，数字微流控化学发光检测芯片的光传感阵列通过采集抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物化学发光过程中产生的光信号，即可实现待测样本的含量检测。
图5为本发明实施例数字微流控化学发光检测装置一实施例的结构示意图。如图5所示，本实施例中，移液装置10采用加样移液枪，用于将样液转移数字微流控化学发光检测芯片40上，温控装置20和磁控装置30采用组合的温控和磁控模块，设置在数字微流控化学发光检测芯片40的下侧，用于向数字微流控化学发光检测芯片40提供设定的温度和设定的磁场，信号处理装置50包括读取模块51和处理显示模块52，读取模块51与数字微流控化学发光检测芯片40电连接，用于从数字微流控化学发光检测芯片40的光传感阵列读取电信号，并将电信号发送给处理显示模块52，处理显示模块52与读取模块51连接，用于接收读取模块51发送的电信号，对电信号进行分析处理获得浓度信息并显示。实际实施时，也可以将控制单元集成在读取模块中，控制单元实现数字微流控化学发光检测芯片中驱动阵列的时序控制、光传感阵列的采集时序、电信号的读取时序以及温控磁控装置的控制时序等。
本实施例数字微流控化学发光检测装置应用于检测时，单次检测流程主要涉及磁珠孵育、酶标孵育、洗涤、发光混合和光检测等步骤。以检测血液样本为例，具体处理流程包括：
(1)在数字微流控化学发光检测芯片的混匀孵育区，血液样本首先与磁珠抗体通过转圈方式实现混匀，在温控系统37℃的恒温条件下，血液中抗原与磁珠抗体充分结合，形成抗原-磁珠抗体复合物(第一孵育样液)。
(2)同在混匀孵育区，抗原-磁珠抗体复合物与酶标抗体进行相同方式的混匀孵育操作，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物(第二孵育样液)。
(3)在数字微流控化学发光检测芯片的发光检测区，抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物进入发光检测区后，先通过磁控装置控制抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物固定在发光检测区的某一位置，利用数字微流控化学发光检测芯片的驱动阵列将除了复合物外的杂质溶液移动到废液区，然后操纵洗涤缓冲液与抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物混合，转圈混匀，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物的悬浮溶液，随后再次固定复合物，移动杂质溶液到废液区。经过多次洗涤，即可获得纯净的抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物。其中，移液是向数字微流控化学发光检测芯片的驱动阵列通入一系列预编程的电压序列，液滴会按预定的路径在芯片表面移动，实现有序工作。
(4)同在发光检测区，将发光底物与抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物通过转圈方式实现混匀，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物(第三孵育样液)。
(5)将抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物移至检测区，通过数字微流控化学发光检测芯片的光传感阵列采集化学发光的光信号，并将光信号转化为电信号。光传感阵列的电信号被读取模块读取并传输至显示模块(如PC)，通过对电信号进行分析处理，最终输出检测物质的浓度。
实际实施时，还可以包括加样等步骤。加样是通过移液装置将所需的样本、磁珠抗体、酶标抗体、清洗液、发光底物等加注到数字微流控化学发光检测芯片的相应加注孔内。
图6为本发明实施例集成有光传感阵列的数字微流控化学发光检测芯片的结构示意图，示意了数字微流控化学发光检测芯片中检测区所在位置的剖面结构，驱动阵列采用有源驱动实现方式，能够精确地控制某个位置上的液滴单独移动。如图6所示，本发明实施例数字微流控化学发光检测芯片包括相对设置的第一基板和第二基板，第一基板包括第一基底11、设置在第一基底朝向第二基板一侧表面上的阵列结构层12和设置在阵列结构层朝向第二基板一侧表面上的第一疏水层13，第二基板包括第二基底21和设置在第二基底朝向第一基板一侧表面上的第二疏水层22。第一基板和第二基板之间通过密封剂(sealant)31对盒封装，在第一基板的第一疏水层13和第二基板的第二疏水层22之间形成封闭的腔体。其中，阵列结构层12包括驱动阵列121和光传感阵列122。驱动阵列121包括多个驱动单元，每个驱动单元用于驱动孵育样液32移动，每个驱动单元包括驱动晶体管和与驱动晶体管连接的驱动电极。光传感阵列122包括多个光传感单元，每个光传感单元用于采集孵育样液32化学发光过程中产生的光信号，并将光信号转化为电信号，每个光传感单元包括传感晶体管和与传感晶体管连接的光电二极管。
图7为本发明实施例阵列结构层的结构示意图。如图7所示，阵列结构层12包括：
第一基底11；
设置在第一基底11上的驱动栅电极1221和传感栅电极1231；
覆盖驱动栅电极1221和传感栅电极1231的第一绝缘层1212；
设置在第一绝缘层1212上的驱动有源层1222和传感有源层1232；
驱动源电极1223、驱动漏电极1224、传感源电极1233和传感漏电极1234，驱动源电极1223和驱动漏电极1224相互邻近的一端分别设置在驱动有源层1222上，驱动源电极1223和驱动漏电极1224之间形成驱动沟道；传感源电极1233和传感漏电极1234相互邻近的一端分别设置在传感有源层1232上，传感源电极1233和传感漏电极1234之间形成传感沟道；
覆盖驱动源电极1223、驱动漏电极1224、传感源电极1233和传感漏电极1234的第二绝缘层1213和第三绝缘层1214，其上开设有暴露出传感漏电极1234的第一过孔；
设置在第三绝缘层1214上的光电二极管1235，光电二极管1235的第一极通过第一过孔与传感漏电极1234连接；
覆盖光电二极管1235的第四绝缘层1215，其上开设有暴露出驱动漏电极1224的第二过孔；
设置在第四绝缘层1215上的驱动电极1225，驱动电极1225通过第二过孔与驱动漏电极1224连接；
覆盖驱动电极1225的第五绝缘层1216。
其中，驱动栅电极1221、驱动有源层1222、驱动源电极1223和驱动漏电极1224组成驱动晶体管，驱动晶体管和驱动电极1225组成驱动单元。传感栅电极1231、传感有源层1232、传感源电极1233和传感漏电极1234组成传感晶体管，传感晶体管和光电二极管1235组成光传感单元。这样，驱动单元和光传感单元通过同一次制备工艺形成在第一基底11上。本发明实施例中，光电二极管1235可以采用PIN型光电二极管，包括P型半导体层、N型半导体层以及设置在P型半导体层和N型半导体层之间的本征半导体层。
本发明实施例阵列结构层的制备过程可以包括：
(1)在基底11上沉积第一金属薄膜，通过构图工艺对第一金属薄膜进行构图，形成驱动栅电极1221和传感栅电极1231图案。
(2)在完成前述结构的基底上，依次第一绝缘薄膜和有源层薄膜，通过构图工艺对有源层薄膜进行构图，形成覆盖基底11的第一绝缘层1212以及设置在第一绝缘层1212上的驱动有源层1222和传感有源层1232图案。
(3)在完成前述结构的基底上，沉积第二金属薄膜，通过构图工艺对第二金属薄膜进行构图，形成驱动源电极1223、驱动漏电极1224、传感源电极1233和传感漏电极1234图案，驱动源电极1223和驱动漏电极1224相互邻近的一端分别设置在驱动有源层1222上，驱动源电极1223和驱动漏电极1224之间形成驱动沟道，驱动源电极1223和驱动漏电极1224相互远离的一端分别设置在第一绝缘层1212上；传感源电极1233和传感漏电极1234相互邻近的一端分别设置在传感有源层1232上，传感源电极1233和传感漏电极1234之间形成传感沟道，传感源电极1233和传感漏电极1234相互远离的一端分别设置在第一绝缘层1212上。
(4)在完成前述结构的基底上，先沉积第二绝缘薄膜，然后涂覆第三绝缘薄膜，通过构图工艺对第二绝缘薄膜进行构图，形成覆盖基底11的第二绝缘层1213和第三绝缘层1214，其上开设有暴露出传感漏电极1234的第一过孔。
(5)在完成前述结构的基底上，依次沉积P型半导体层、本征半导体层和N型半导体层，通过构图工艺形成光电二极管1235图案，光电二极管1235的P型半导体层通过第一过孔与传感漏电极1234连接。
(6)在完成前述结构的基底上，涂覆第四绝缘薄膜，通过构图工艺对第二绝缘薄膜进行构图，形成覆盖光电二极管1235的第四绝缘层1215，其上开设有暴露出驱动漏电极1224的第二过孔。
(7)在完成前述结构的基底上，沉积透明导电薄膜，通过构图工艺对透明导电薄膜进行构图，在第四绝缘层1215上形成驱动电极1225图案。
(8)在完成前述结构的基底上，涂覆第五绝缘薄膜，形成覆盖驱动电极1225的第五绝缘层1216。
其中，第一绝缘层和第二绝缘层可以采用硅氧化物SiOx、硅氮化物SiNx或氮氧化硅SiON等，可以是单层结构，或者可以是多层复合结构，第一绝缘层称之为栅绝缘(GI)层，第二绝缘层称之为层间绝缘(ILD)层。第三绝缘层、第四绝缘层和第五绝缘层可以采用有机材料，称之为平坦化(PLN)层。第一金属薄膜和第二金属薄膜可以采用金属材料，如银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)或钼(Mo)等，或者可以采用由金属组成的合金材料，可以是单层结构，或者可以是多层复合结构。透明导电薄膜可以采用氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。有源层薄膜可以采用非晶态氧化铟镓锌材料(a-IGZO)、氮氧化锌(ZnON)、氧化铟锌锡(IZTO)、非晶硅(a-Si)、多晶硅(p-Si)、六噻吩或者聚噻吩等材料，即本发明实施例适用于基于氧化物(Oxide)技术、硅技术或者有机物技术制造的薄膜晶体管。
需要说明的是，前述所示结构及其制备过程仅仅是一种示例性说明。在示例性实施方式中，可以根据实际需要变更相应结构以及增加或减少构图工艺。例如，薄膜晶体管可以是顶栅结构，或者可以是底栅结构，可以是单栅结构，或者可以是双栅结构。阵列结构层中还可以设置其它电极、引线和结构膜层，本公开实施例在此不做具体的限定。
本发明实施例提供了一种数字微流控化学发光检测芯片和检测装置，利用数字微流控技术实现了化学发光反应复杂样液的制备，避免了现有技术复杂的流体液路系统，实现了待测样液的自动化、高精度预处理，可以保证样液与试剂的准确配比，保证了实验结果的重复性及稳定性，具有结构紧凑、体积小、功耗低、成本低等特点，可实现痕量物质的POCT快速精准检测。通过在数字微流控化学发光检测芯片中集成光传感阵列，实现了在芯片内采集光信号，避免了现有技术复杂的外围光路结构，降低了信号的信噪比，提高了检测结果的一致性。本发明实施例最大限度地降低了系统体积，提高了检测结果一致性，有效解决了现有化学发光检测装置存在系统体积大、检测结果一致性低等缺陷，具有广泛的应用场景。
基于本发明实施例的技术构思，本发明实施例还提供了一种数字微流控化学发光检测方法，采用前述的数字微流控化学发光检测芯片。本发明实施例数字微流控化学发光检测方法包括：
S1、所述驱动阵列驱动样液依次与磁珠抗体、酶标抗体和发光底物结合，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物；
S2、所述光传感阵列采集所述抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物化学发光的光信号，并将所述光信号转化为电信号。
其中，步骤S1包括：
S11、在所述混匀孵育区，所述驱动阵列驱动样液依次与磁珠抗体和酶标抗体结合，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物；
S12、在所述发光检测区，所述驱动阵列驱动所述抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物与发光底物结合，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物。
其中，步骤S11包括：
在所述混匀孵育区的磁珠混匀通道，所述驱动阵列驱动所述样液与磁珠抗体结合，形成抗原-磁珠抗体复合物；
在所述混匀孵育区的酶标混匀通道，所述驱动阵列驱动所述抗原-磁珠抗体复合物与酶标抗体结合，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物。
其中，步骤S12包括：
在所述发光检测区的纯化通道，所述驱动阵列驱动所述抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物与洗涤缓冲液混匀，并将杂质溶液排出所述纯化通道；
在所述发光检测区的纯化通道，所述驱动阵列驱动所述抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物与发光底物结合，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物。
其中，步骤S2包括：
在所述发光检测区的检测区，所述光传感阵列采集所述抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物化学发光的光信号，并将所述光信号转化为电信号。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (16)

1.一种数字微流控化学发光检测芯片，其特征在于，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板形成的腔体包括实现抗原、磁珠抗体和抗体结合的混匀孵育区、实现化学发光并检测光信号的发光检测区以及连通所述混匀孵育区和发光检测区的连通路径，所述第一基板上设置有用于驱动样液移动的驱动阵列和用于采集样液发光信号的光传感阵列，所述驱动阵列与所述混匀孵育区、发光检测区和连通路径的位置相对应，所述光传感阵列与所述发光检测区的位置相对应。
2.根据权利要求1所述的数字微流控化学发光检测芯片，其特征在于，所述混匀孵育区包括磁珠加注盘和磁珠混匀通道，所述磁珠加注盘用于向磁珠混匀通道提供磁珠抗体，在所述磁珠混匀通道，所述样液在所述驱动阵列驱动下沿着所述磁珠混匀通道移动，使样液中抗原与磁珠抗体结合，形成第一孵育样液，所述第一孵育样液包括抗原-磁珠抗体复合物。
3.根据权利要求2所述的数字微流控化学发光检测芯片，其特征在于，所述混匀孵育区还包括酶标加注盘和酶标混匀通道，所述酶标加注盘用于向酶标混匀通道提供酶标抗体，所述酶标混匀通道与所述磁珠混匀通道连通，在所述酶标混匀通道，所述第一孵育样液在所述驱动阵列驱动下沿着所述酶标混匀通道移动，使第一孵育样液与酶标抗体结合，形成第二孵育样液，所述第二孵育样液包括抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物。
4.根据权利要求3所述的数字微流控化学发光检测芯片，其特征在于，所述发光检测区包括底物加注盘和纯化通道，所述纯化通道与所述混匀孵育区连通，所述底物加注盘用于向纯化通道提供发光底物，在所述纯化通道中，所述第二孵育样液在所述驱动阵列驱动下沿着所述纯化通道移动，使第二孵育样液与发光底物结合，形成第三孵育样液，所述第三孵育样液包括抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物。
5.根据权利要求4所述的数字微流控化学发光检测芯片，其特征在于，所述磁珠混匀通道、酶标混匀通道和纯化通道均为环形通道，所述样液与磁珠抗体、所述第一孵育样液与酶标抗体、所述第二孵育样液与发光底物均通过转圈方式实现混匀。
6.根据权利要求4所述的数字微流控化学发光检测芯片，其特征在于，所述发光检测区还包括洗涤加注盘，所述洗涤加注盘用于向纯化通道提供洗涤缓冲液，在所述纯化通道中，所述第二孵育样液在所述驱动阵列驱动下沿着所述纯化通道移动，使第二孵育样液与洗涤缓冲液实现混匀；外设的磁控装置固定所述第二孵育样液中的磁珠抗体，所述第二孵育样液中的杂质溶液在所述驱动阵列驱动下排出所述纯化通道。
7.根据权利要求4所述的数字微流控化学发光检测芯片，其特征在于，所述发光检测区还包括检测区，所述检测区与所述纯化通道连通，在所述检测区，所述光传感阵列采集所述第三孵育样液化学发光的光信号，并将所述光信号转化为电信号。
8.根据权利要求6所述的数字微流控化学发光检测芯片，其特征在于，所述第二基板上设置有多个加注孔，所述多个加注孔分别与所述磁珠加注盘、酶标加注盘、洗涤加注盘和底物加注盘的位置相对应。
9.根据权利要求1所述的数字微流控化学发光检测芯片，其特征在于，还包括加注区和废液区，所述加注区与所述混匀孵育区连通，用于接收待检测的样液，所述废液区与所述发光检测区连通，用于接收来自所述发光检测区的废液。
10.根据权利要求1～9任一所述的数字微流控化学发光检测芯片，其特征在于，所述驱动阵列采用有源驱动实现方式。
11.根据权利要求1～9任一所述的数字微流控化学发光检测芯片，其特征在于，所述第一基板包括第一基底、设置在所述第一基底朝向第二基板一侧表面上的阵列结构层和设置在所述阵列结构层朝向第二基板一侧表面上的第一疏水层，第二基板包括第二基底和设置在第二基底朝向第一基板一侧表面上的第二疏水层；所述驱动阵列和光传感阵列设置在所述阵列结构层中，所述驱动阵列包括多个驱动单元，所述驱动单元包括驱动晶体管和驱动电极，所述驱动电极与驱动晶体管连接；所述光传感阵列包括多个光传感单元，所述光传感单元包括传感晶体管和光电二极管，所述光电二极管与传感晶体管连接。
12.根据权利要求11所述的数字微流控化学发光检测芯片，其特征在于，所述阵列结构层包括：
第一基底；
设置在所述第一基底上的驱动栅电极和传感栅电极；
覆盖所述驱动栅电极和传感栅电极的第一绝缘层；
设置在所述第一绝缘层上的驱动有源层和传感有源层；
相互邻近的一端分别设置在所述驱动有源层上的驱动源电极和驱动漏电极，相互邻近的一端分别设置在所述传感有源层上传感源电极和传感漏电极；
覆盖所述驱动源电极、驱动漏电极、传感源电极和传感漏电极的第二绝缘层和第三绝缘层，其上开设有暴露出所述传感漏电极的第一过孔；
设置在所述第三绝缘层上的光电二极管，所述光电二极管的第一极通过所述第一过孔与所述传感漏电极连接；
覆盖所述光电二极管的第四绝缘层，其上开设有暴露出所述驱动漏电极的第二过孔；
设置在所述第四绝缘层上的驱动电极，所述驱动电极通过所述第二过孔与所述驱动漏电极连接；
覆盖所述驱动电极的第五绝缘层。
13.一种数字微流控化学发光检测装置，其特征在于，包括如权利要求1～12任一所述的数字微流控化学发光检测芯片，还包括移液装置、温控装置、磁控装置和信号处理装置；所述移液装置用于将样液转移到所述数字微流控化学发光检测芯片上，所述温控装置用于向所述数字微流控化学发光检测芯片提供设定的温度，所述磁控装置用于向所述数字微流控化学发光检测芯片提供设定的磁场，所述信号处理装置与所述数字微流控化学发光检测芯片连接，用于读取所述光传感阵列的电信号，对电信号进行分析处理，获得浓度信息。
14.根据权利要求13所述的数字微流控化学发光检测装置，其特征在于，所述温控装置设置在所述第一基板远离第二基板的一侧或所述第二基板远离第一基板的一侧，用于向所述混匀孵育区提供设定的温度；所述磁控装置设置在所述第一基板远离第二基板的一侧或所述第二基板远离第一基板的一侧，用于向所述发光检测区提供设定的磁场。
15.一种采用如权利要求1～12任一所述的数字微流控化学发光检测芯片的数字微流控化学发光检测方法，其特征在于，包括：
所述驱动阵列驱动样液依次与磁珠抗体、酶标抗体和发光底物结合，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物；
所述光传感阵列采集所述抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物化学发光的光信号，并将所述光信号转化为电信号。
16.根据权利要求15所述的数字微流控化学发光检测方法，其特征在于，所述驱动阵列驱动样液依次与磁珠抗体、酶标抗体和发光底物结合，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物，包括：
在所述混匀孵育区，所述驱动阵列驱动样液依次与磁珠抗体和酶标抗体结合，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物；
在所述发光检测区，所述驱动阵列驱动所述抗原-磁珠抗体-酶标抗体复合物与发光底物结合，形成抗原-磁珠抗体-酶标抗体-发光底物复合物。
CN202010114438.8A 2020-02-25 2020-02-25 数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置 Pending CN111208119A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010114438.8A CN111208119A (zh) 2020-02-25 2020-02-25 数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置
US17/434,408 US20220341925A1 (en) 2020-02-25 2021-02-07 Digital Microfluidic Chemiluminescence Detection Chip, Detection Method and Detection Device
PCT/CN2021/075848 WO2021169785A1 (zh) 2020-02-25 2021-02-07 数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010114438.8A CN111208119A (zh) 2020-02-25 2020-02-25 数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111208119A true CN111208119A (zh) 2020-05-29

Family

ID=70789996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010114438.8A Pending CN111208119A (zh) 2020-02-25 2020-02-25 数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220341925A1 (zh)
CN (1) CN111208119A (zh)
WO (1) WO2021169785A1 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112816706A (zh) * 2021-01-06 2021-05-18 上海理工大学 一种数字elisa系统及其使用方法
WO2021169785A1 (zh) * 2020-02-25 2021-09-02 京东方科技集团股份有限公司 数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置
CN113607717A (zh) * 2021-08-03 2021-11-05 深圳市和来生物技术有限公司 化学发光的检测方法、装置与系统
CN114280314A (zh) * 2021-12-13 2022-04-05 深圳先进技术研究院 一种化学发光免疫分析的微流控芯片、分析系统及分析方法
CN115430469A (zh) * 2022-09-01 2022-12-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种用于病原菌快速检测的滑动微流控芯片
WO2023050207A1 (zh) * 2021-09-29 2023-04-06 京东方科技集团股份有限公司 一种检测系统
CN116121063A (zh) * 2022-12-30 2023-05-16 山东大学 一种实现磁场调控与温度监测的生物芯片及其制备方法
WO2024061373A1 (zh) * 2022-09-23 2024-03-28 京东方科技集团股份有限公司 数字微流控装置及其驱动方法和用途
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

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114214177A (zh) * 2021-12-07 2022-03-22 广州国家实验室 微流控芯片、检测试剂盒和外泌体的检测方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000047983A1 (en) * 1999-02-11 2000-08-17 University Of Southern California Enzyme-linked immuno-magnetic electrochemical biosensor
US20080160622A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-03 Intel Corporation Device and method for particle complex handling
US20080280285A1 (en) * 2005-05-11 2008-11-13 Chen Zongyuan G Systems and Methods For Testing using Microfluidic Chips
CN203455314U (zh) * 2013-08-27 2014-02-26 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 一种基于声波传感器的微流控芯片分析平台
US20140166484A1 (en) * 2012-12-17 2014-06-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Systems and Methods for an Integrated Bio-Entity Manipulation and Processing Semiconductor Device
US20150346201A1 (en) * 2013-01-07 2015-12-03 Tali Korny System and method for picoliter volume microfluidic diagnostics
CN108519373A (zh) * 2018-04-27 2018-09-11 广州万孚生物技术股份有限公司 一种化学发光微流控芯片及含其的分析仪器
CN109580506A (zh) * 2018-11-28 2019-04-05 天津瑞生物科技股份有限公司 一种基于数字微流控技术的真菌检测系统及真菌检测方法
CN109709349A (zh) * 2019-03-07 2019-05-03 南京迪格诺斯生物技术有限公司 一种化学发光免疫分析系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109718873A (zh) * 2017-10-31 2019-05-07 中国科学院大连化学物理研究所 基于数字液滴微流控芯片的微磁珠多元免疫反应系统
CN108072643A (zh) * 2017-12-28 2018-05-25 厦门大学 一种基于数字微流控技术和表面增强拉曼散射技术的靶标检测方法及系统
CN109870582B (zh) * 2019-02-27 2020-07-10 华中科技大学 一种多靶标磁免疫化学发光微流控芯片检测平台及方法
CN109999931B (zh) * 2019-04-18 2023-08-11 天津诺迈科技有限公司 化学发光检测用微流控芯片及使用方法、试剂清洗方法
CN110470604B (zh) * 2019-09-20 2024-07-23 四川朴澜医疗科技有限公司 单通道荧光免疫分析微流控芯片
CN111208119A (zh) * 2020-02-25 2020-05-29 北京京东方传感技术有限公司 数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000047983A1 (en) * 1999-02-11 2000-08-17 University Of Southern California Enzyme-linked immuno-magnetic electrochemical biosensor
US20080280285A1 (en) * 2005-05-11 2008-11-13 Chen Zongyuan G Systems and Methods For Testing using Microfluidic Chips
US20080160622A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-03 Intel Corporation Device and method for particle complex handling
US20140166484A1 (en) * 2012-12-17 2014-06-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Systems and Methods for an Integrated Bio-Entity Manipulation and Processing Semiconductor Device
US20150346201A1 (en) * 2013-01-07 2015-12-03 Tali Korny System and method for picoliter volume microfluidic diagnostics
CN203455314U (zh) * 2013-08-27 2014-02-26 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 一种基于声波传感器的微流控芯片分析平台
CN108519373A (zh) * 2018-04-27 2018-09-11 广州万孚生物技术股份有限公司 一种化学发光微流控芯片及含其的分析仪器
CN109580506A (zh) * 2018-11-28 2019-04-05 天津瑞生物科技股份有限公司 一种基于数字微流控技术的真菌检测系统及真菌检测方法
CN109709349A (zh) * 2019-03-07 2019-05-03 南京迪格诺斯生物技术有限公司 一种化学发光免疫分析系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
余多慰 等, 南京：东南大学出版社 *
沈海滢等: "基于石英毛细管载体的血清甲胎蛋白灰度分析免疫检测法", 《分析化学》 *
陈润锋: "《有机化学与光电材料实验教程》", 31 May 2019 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021169785A1 (zh) * 2020-02-25 2021-09-02 京东方科技集团股份有限公司 数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置
CN112816706A (zh) * 2021-01-06 2021-05-18 上海理工大学 一种数字elisa系统及其使用方法
CN112816706B (zh) * 2021-01-06 2023-08-29 上海理工大学 一种数字elisa系统及其使用方法
CN113607717A (zh) * 2021-08-03 2021-11-05 深圳市和来生物技术有限公司 化学发光的检测方法、装置与系统
WO2023050207A1 (zh) * 2021-09-29 2023-04-06 京东方科技集团股份有限公司 一种检测系统
CN114280314A (zh) * 2021-12-13 2022-04-05 深圳先进技术研究院 一种化学发光免疫分析的微流控芯片、分析系统及分析方法
CN114280314B (zh) * 2021-12-13 2023-09-19 深圳先进技术研究院 一种化学发光免疫分析的微流控芯片、分析系统及分析方法
WO2023109626A1 (zh) * 2021-12-13 2023-06-22 深圳先进技术研究院 一种化学发光免疫分析的微流控芯片、分析系统及分析方法
CN115430469B (zh) * 2022-09-01 2023-08-04 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种用于病原菌快速检测的滑动微流控芯片
CN115430469A (zh) * 2022-09-01 2022-12-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种用于病原菌快速检测的滑动微流控芯片
WO2024061373A1 (zh) * 2022-09-23 2024-03-28 京东方科技集团股份有限公司 数字微流控装置及其驱动方法和用途
WO2024060198A1 (zh) * 2022-09-23 2024-03-28 京东方科技集团股份有限公司 数字微流控装置及其检测方法
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
CN116121063B (zh) * 2022-12-30 2023-08-04 山东大学 一种实现磁场调控与温度监测的生物芯片及其制备方法
CN116121063A (zh) * 2022-12-30 2023-05-16 山东大学 一种实现磁场调控与温度监测的生物芯片及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021169785A1 (zh) 2021-09-02
US20220341925A1 (en) 2022-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111208119A (zh) 数字微流控化学发光检测芯片及检测方法、检测装置
US20220274109A1 (en) Single-use test device for imaging blood cells
Yang et al. Detection platforms for point-of-care testing based on colorimetric, luminescent and magnetic assays: A review
Yang et al. Novel developments in mobile sensing based on the integration of microfluidic devices and smartphones
EP2239583B1 (en) Thin-film layered centrifuge device and analysis method using the same
Mirasoli et al. Recent advancements in chemical luminescence-based lab-on-chip and microfluidic platforms for bioanalysis
CN110102355B (zh) 一种微流控免疫分析芯片及系统
EP2954310B1 (en) Detecting and using light representative of a sample
US8482734B2 (en) Centrifugal device
US20190056304A1 (en) Method of imaging blood cells
Issadore et al. Point-of-care Diagnostics on a Chip
CN102844425A (zh) 样本分析系统及其使用方法
WO2013113983A1 (en) Mechanical washing and measuring device for performing analyses
WO2021068913A1 (zh) 一种多标志物检测的磁微粒发光微流控芯片以及检测装置
Shi et al. Application of microfluidics in immunoassay: Recent advancements
WO2019035086A1 (en) SINGLE-USE TEST DEVICE FOR THE IMAGING OF DOSING BALLS
Sista Development of a digital microfluidic lab-on-a-chip for automated immunoassay with magnetically responsive beads
WO2021068914A1 (zh) 一种磁微粒发光双层微流控芯片以及检测系统
Uddin et al. Smartphone-based fully automated optofluidic device with laser irradiation-induced image whitening
US20190056385A1 (en) Method of imaging assay beads in a biological sample
WO2024061373A1 (zh) 数字微流控装置及其驱动方法和用途
CN211179850U (zh) 一种磁微粒发光双层微流控芯片以及检测系统
CN210720415U (zh) 一种主动液流控制微流控检测系统
CN221720822U (zh) 一种同时进行分子诊断、免疫诊断、生化检测的微流控芯片
CN115932246A (zh) 一种基于数字微流控的生物蛋白定量检测系统及方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200529