CN111712710B - 微流控装置及其检测方法、微流控检测组件 - Google Patents

微流控装置及其检测方法、微流控检测组件 Download PDF

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Abstract

一种微流控装置、微流控检测组件以及用于该微流控装置的检测方法。该微流控装置包括第一基板和第二基板，其中，第一基板与第二基板对向设置以在第一基板与第二基板之间限定供液体流动的通道，第一基板包括衬底基板以及在衬底基板上沿通道的延伸方向排列的多个控制组件，每个控制组件包括：第一电极、第二电极、以及多个线圈，第一电极用于向该多个线圈输入电流，并且该多个线圈并联地连接至第二电极之间。

Description

微流控装置及其检测方法、微流控检测组件
技术领域
本公开的实施例涉及一种微流控装置及其检测方法、微流控检测组件。
背景技术
微流控技术(Microfluidics)是一种精确控制和操控微尺度流体的技术，可以把生化分析过程中的样品制备、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。微流控技术具有样品消耗少、检测速度快、操作简便、多功能集成、体积小和便于携带等优点，在生物、化学、医学等领域有着应用巨大潜力。
发明内容
本公开的至少一个实施例提供一种微流控装置，其包括第一基板和第二基板，其中，所述第一基板与所述第二基板对向设置以在所述第一基板与所述第二基板之间限定供液体流动的通道，
所述第一基板包括沿所述通道的延伸方向排列的多个控制组件，每个所述控制组件包括：第一电极、第二电极和多个线圈，
所述第一电极用于向所述多个线圈输入电流，并且所述多个线圈并联地连接至所述第二电极。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，所述多个线圈在所述第一基板中同层设置并且所述多个线圈沿与所述通道的延伸方向垂直的方向设置成排。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，所述多个线圈与所述第二电极位于所述第一基板的不同层中，所述第二电极通过过孔与所述多个线圈电连接。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，所述第一电极与所述多个线圈在所述第一基板中同层设置。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，所述第一电极与所述多个线圈在所述第一基板中位于不同层中，所述第一电极通过过孔与所述多个线圈电连接。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，所述第一电极和所述第二电极中至少之一的材料的电阻率小于所述多个线圈的材料的电阻率。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，所述多个控制组件共用同一电极作为所述多个控制组件中每个的第一电极。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，所述多个控制组件共用同一平面电极作为所述多个控制组件中每个的第二电极。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，用于多个所述通道的多个所述控制组件共用所述同一平面电极作为多个所述控制组件中每个的第二电极。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，所述平面电极为狭缝电极。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，所述平面电极与所述多个控制组件中每个的所述多个线圈在垂直于所述第一基板的表面的方向上重叠。
根据本公开一些实施例的微流控装置还包括混合辅助结构，其中，所述混合辅助结构位于所述通道中并且配置为对所述液体进行混合。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，所述混合辅助结构位于所述第二基板朝向所述第一基板的表面上或所述第一基板朝向所述第二基板的表面上。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，所述混合辅助结构包括∧形凸起，所述∧形凸起指向与允许所述液体流动的方向相反的方向。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，每个所述通道均包括入口和出口，所述混合辅助结构包括∧形凸起，所述∧形凸起指向该∧形凸起所在的所述通道的入口。
在根据本公开一些实施例的微流控装置中，在允许所述液体流动的方向上，所述多个控制组件至少之一之前和/或之后设置有所述混合辅助结构。
根据本公开一些实施例的微流控装置还包括：间隔件，所述间隔件位于所述通道两侧且位于所述第一基板与所述第二基板之间，所述间隔件与所述第一基板和所述第二基板限定所述通道。
本公开的至少一个实施例还提供了一种微流控检测组件，其包括：
任一上述的微流控装置；以及
用于操作中在所述微流控装置中的通道内移动的磁性颗粒。
本公开的至少一个实施例还提供了一种用于任一上述的微流控装置的检测方法，其包括：
在所述通道内提供包括检测样本和磁性颗粒的溶液，所述磁性颗粒能够与所述检测样本相结合；
通过所述第一电极和所述第二电极，向所述线圈提供电流，以将表面结合有所述检测样本的所述磁性颗粒吸附在由所述线圈形成的磁场中；以及
排出所述通道内的所述溶液，以得到表面结合有所述检测样本的所述磁性颗粒。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1是根据本公开一些实施例的微流控装置的平面结构示意图。
图2是根据本公开一些实施例的沿图1中的线L-L’的剖视示意图。
图3是根据本公开另一些实施例的沿图1中的线L-L’的剖视示意图。
图4是根据本公开又一些实施例的沿图1中的线L-L’的剖视示意图。
图5是根据本公开另一些实施例的微流控装置的平面结构示意图。
图6是根据本公开一些实施例的沿图1中的线N-N’的剖视示意图。
图7是根据本公开一些实施例的微流控装置的工作区域温度分布与相关技术中微流控装置的工作区域温度分布。
图8是根据本公开一些实施例的微流控装置中线圈的磁通密度分布图。
图9是根据本公开一些实施例的用于微流控装置的检测方法的示意性流程图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
微流控技术可以采用例如磁珠的磁性颗粒来运载样品。例如，磁珠是磁性氧化物颗粒，其表面可包被功能基团，由此而形成具有一定磁性的特殊结构粒子，例如具有高分子微球的特征。功能基团主要包括氨基、羧基、硫基等，可以与蛋白质、核酸、催化酶等生物小分子发生偶联反应，并且不影响其活性。超顺磁珠在磁场作用下可迅速从分散介质中分离，当撤去外部磁场后无残余磁性，又重新悬浮于溶液中。磁珠比表面积大，增加了生化反应的有效面积。在免疫检测中，磁珠上的抗体与待测蛋白特异性结合，形成抗原-抗体-磁珠复合物，从而与其他物质实现分离。被捕获的抗原也可继续与试剂中的二抗或化学发光底物发生反应，从而放大检测信号，实现定量分析。
基于磁珠捕获的微流控免疫检测技术，涉及到在芯片内引入可控磁场对其进行操控。磁场的设计主要分为两大类：第一类是在芯片特定位置外置永磁体或电磁铁及其控制系统，第二类是在芯片内集成平面电磁线圈，通过施加恒定电流在线圈内产生磁场。外置永磁体或电磁铁产生的磁场稳定，磁感应强度大，但磁场强度固定缺少调节性，芯片集成度不高，外围控制系统复杂，限制了该方法在免疫检测和即时诊断(POCT)方向的应用。平面电磁线圈技术利用光刻、溅射、电镀等工艺，将金属线圈与微流道加工结合，集成化程度高。通过给特定线圈施加不同的工作电流，实现了磁场位置及磁感应强度的灵活控制，减低了外围系统的复杂程度，代表了即时诊断技术的发展方向。然而，平面电磁线圈在通电过程中产生大量的热。参与生化反应的DNA、蛋白质分子等样品对温度变化十分敏感。这些大量的热可能意外影响实验结果。
本公开的至少一个实施例提供了一种微流控装置，其包括第一基板和第二基板，其中第一基板与第二基板对向设置以在第一基板与第二基板之间限定供液体流动的通道。第一基板包括沿通道的延伸方向排列的多个控制组件，每个控制组件包括第一电极、第二电极及多个线圈，第一电极用于向该多个线圈输入电流，并且该多个线圈并联地连接至第二电极。
本公开的至少一个实施例还提供了包括上述微流控装置的微流控检测组件以及用于该微流控装置的检测方法。
图1是根据本公开一些实施例的微流控装置的平面结构示意图。在图1所示的根据本公开一些实施例的微流控装置100包括第一基板和第二基板，第一基板与第二基板对向设置以在第一基板与第二基板之间限定出并列排布的3个通道，每个通道都包括各自的入口和出口。包括检测样本和例如磁珠的磁性颗粒的溶液允许从通道入口进入通道，并沿箭头A所示的方向流向通道出口。
微流控装置100可包括用于驱动液体在通道中流动的驱动装置(未示出)，该驱动装置例如可包括泵、真空发生器等，本公开的实施例对此不作限制。
此外，微流控装置100还可包括光源、检测装置等用于执行生化检测。光源例如可包括点光源、线光源、面光源等。光源例如可以是发光二极管、冷阴极荧光灯、电致发光光源、扁平荧光灯、激光光源等，所发出的光可以可见光、红外光等，本公开的实施例对此不作限制。检测装置例如可包括光学传感器、温度传感器等。光学传感器例如可以为光敏二极管、光敏晶体管等，例如光敏二极管可以为PIN型二极管、PN型二极管等，可以是硅基二极管，可以是非硅基二极管等，本公开的实施例对于光接收器的具体类型以及结构不作限定。
应理解，在图1中的3个通道仅是示例性的，在其他实施例中，根据需要，微流控装置100可包括更多或更少数量的通道，从而避免样品之间的交叉污染，并可提高检测效率，本公开的实施例对此不作限制。
第一基板包括沿通道的延伸方向(如图1中箭头A所示的方向)排列的多个控制组件110(如图1中虚线框所示)，每个控制组件110包括第一电极111、第二电极112及多个线圈113，第一电极111用于向该多个线圈113输入电流，并且该多个线圈113并联地连接至第二电极113。该多个线圈113在通电之后将产生磁场，该磁场可以用于捕获溶液中磁珠。
在一些实施例中，每个控制组件110中的多个线圈113在第一基板中同层设置(也就是说，该多个线圈113使用相同的材料通过同一构图工艺形成)并且该多个线圈例如沿与通道的延伸方向(例如图1中箭头A所示的方向)垂直的方向(例如图1中箭头B所示的方向)设置成排。例如，在图1所示的实施例中，在每个控制组件110中，沿与通道的延伸方向垂直的方向成排地设置了三个线圈113。通过沿与通道的延伸方向垂直的方向地设置多个线圈可增大磁场的工作区域。此外，通过设置微流控装置的通道数量，以及设置沿通道的延伸方向布置的控制组件数量，以及设置每个控制组件中沿与通道的延伸方向垂直的方向成排地设置的线圈数量可实现捕获阵列的灵活控制。
应理解，在图1中每个控制组件110包括3个线圈仅是示例性的，在其他实施例中，根据需要，控制组件110还可包括更多或更少数量的线圈，本公开的实施例对此不作限制。
每个控制组件110中的多个线圈113可与第一电极111同层设置(也就是说该多个线圈113与第一电极111使用相同的材料通过同一构图工艺形成)或位于不同层中。在该多个线圈113与第一电极111位于不同层中的情况下，第一电极可通过过孔与该多个线圈113电连接。此外，每个控制组件110中的多个线圈113可与第二电极112在第一基板中位于不同的层中，并且第二电极112可通过过孔与该多个线圈113中的每个电连接。
图2是根据本公开一些实施例的沿图1中的线L-L’的剖视示意图。如图2所示，第一基板120和第二基板130对向设置以在第一基板120与第二基板130之间限定供液体流动的通道。线圈113与第二电极112通过形成在第一绝缘层115中的过孔电连接，以及第一电极111与线圈113通过形成在第二绝缘层116中的过孔电连接。第一电极111、第二电极112和线圈113分别形成在不同的层中。
例如，在图2所示的实施例中，第一基板120还可包括衬底基板114、第一绝缘层115和第二绝缘层116。第二电极112提供在衬底基板114上。在一些实施例中，第二电极112例如通过物理气相沉积(PVD)、印刷(例如喷墨打印)、涂覆、溅射、光刻等方式形成在衬底基板114上。第二电极112可形成为平面电极或图案电极。第二电极112的厚度例如可以是1微米。第一绝缘层115提供在第二电极112上。在一些实施例中，第一绝缘层115例如也可通过物理气相沉积(PVD)、印刷(例如喷墨打印)、涂覆、溅射等方式提供在第二电极112上，并且例如通过刻蚀工艺在第一绝缘层115中形成过孔。线圈113提供在第一绝缘层115上。在一些实施例中，线圈113例如通过物理气相沉积(PVD)、印刷(例如喷墨打印)、涂覆、溅射、光刻等方式形成在第一绝缘层115上。在一些实施例中，线圈113例如形成为具有开口的圆环形，如线圈113形成为3/4圆环、4/5圆环等；在另一些实施例中，线圈113形成为多匝线圈，本公开的实施例对此不作限制。线圈113通过第一绝缘层115中的过孔与第二电极112电连接。第二绝缘层116提供在线圈113上。在一些实施例中，第二绝缘层116例如也可通过物理气相沉积(PVD)、印刷(例如喷墨打印)、涂覆、溅射等方式提供在线圈113上，并且例如通过刻蚀工艺在第二绝缘层116中形成过孔。第一电极111提供在第二绝缘层116上，并通过第二绝缘层116中的过孔与线圈113电连接。在一些实施例中，第一电极111例如也可通过物理气相沉积(PVD)、印刷(例如喷墨打印)、涂覆、溅射、光刻等方式提供在第二绝缘层116上。第一电极111的厚度例如可以是500纳米，并且第一电极111沿通道延伸方向的宽度例如可以是200微米。
在一些实施例中，例如还可以是将预先制备好的第二电极112、第一绝缘层115、线圈113、第二绝缘层116和第一电极111分别转移并通过粘合剂粘合至衬底基板114、第二电极112、第一绝缘层115、线圈113和第二绝缘层116上，本公开的实施例对此不作限制。
衬底基板114例如可通过玻璃、陶瓷、硅、聚酰亚胺等制成，根据需要在衬底基板114上还以覆盖缓冲层等，然后再在缓冲层上形成电极等功能结构。第一电极111、第二电极112和线圈113例如可通过金属、金属合金、氧化铟锡(ITO)等任何合适的导电材料形成等制成。第一绝缘层115和第二绝缘层116例如可通过无机绝缘材料或有机绝缘材料形成，例如通过树脂、氮化硅等形成。第二基板130例如可通过玻璃、陶瓷、硅、聚酰亚胺等制成。第二基板130与衬底基板114可通过相同或不同的材料形成，本公开的实施例对此不作限制。
此外，第一基板120还可包括覆盖第一电极111的绝缘层(未示出)，以将第一电极111与通道中的液体绝缘，并防止第一电极111被污染。
在图2所示的实施例中，线圈113的一端可通过第二绝缘层116中的过孔与第一电极111电连接，线圈113的另一端可通过第一绝缘层115中的过孔与第二电极112电连接。在一些实施例中，第一电极111可用于输入控制电流，第二电极112可作为接地电极。在第一电极111向线圈113输入控制电流的情况下，线圈113中的电流可产生磁场，该磁场可向通道内液体中的磁珠施加磁力，当磁场作用在磁珠上的磁力大于磁珠在液体中受到的流体粘滞力时，磁珠可被捕获在线圈113中的电流产生的磁场内。
图3是根据本公开另一些实施例的沿图1中的线L-L’的剖视示意图。图3所示的实施例与图2所示的实施例基本相同，除了在图3中，第一电极211与线圈213都形成在第一绝缘层215上，以及在图3所示的实施例中第一基板220中不包括第二绝缘层116。例如，第一电极211与线圈213可同层设置，也就是说第一电极211与线圈213可使用同一材料通过同一构图工艺形成。第一电极211与线圈213可通过导线电连接。第一电极211与线圈213例如可通过金属、金属合金、氧化铟锡(ITO)等任何合适的导电材料形成等制成。第一电极211与线圈213例如可通过物理气相沉积(PVD)、印刷(例如喷墨打印)、涂覆、溅射、光刻等方式分别提供在第一绝缘层215上。图3中的第一电极211、第二电极212、线圈213、衬底基板214、第一绝缘层215、第二基板230的详细描述可参见上文中第一电极111、第二电极112、线圈113、衬底基板114、第一绝缘层115、第二基板130的描述，本公开对此将不再赘述。
图4是根据本公开又一些实施例的沿图1中的线L-L’的剖视示意图。图4所示的实施例与图2所示的实施例基本相同，除了在图4中，线圈313为多层线圈，形成立体螺旋形，例如该线圈313包括第一部分3131和第二部分3132，第一部分3131和第二部分3132设置在不同层中且通过过孔电连接，以及该微流控装置还包括位于第一部分3131和第二部分3132之间的第三绝缘层317。第一部分3131和第二部分3132例如可通过金属、金属合金、氧化铟锡(ITO)等任何合适的导电材料形成等制成。第一部分3131和第二部分3132可通过相同或不同的导电材料形成，本公开的实施例对此不作限制。第一部分3131和第二部分3132例如可通过物理气相沉积(PVD)、印刷(例如喷墨打印)、涂覆、溅射、光刻等方式分别提供在第三绝缘层317和第一绝缘层315上。第一部分3131和第二部分3132通过形成在第三绝缘层317中的过孔电连接。第三绝缘层317可与第一绝缘层315和/或第二绝缘层316由相同或不同的材料形成，本公开的实施例对此不作限制。图4中的第一电极311、第二电极312、衬底基板314、第一绝缘层315、第二绝缘层316、第二基板330的详细描述可参见上文中第一电极111、第二电极112、线圈113、衬底基板114、第一绝缘层115、第二绝缘层116、第二基板130的描述，本公开对此将不再赘述。
在一些实施例中，如图1所示，第二电极112在衬底基板114上可形成为平面电极。控制组件110中的每个线圈113均通过过孔连接至形成为平面电极的第二电极112，即控制组件110中的多个线圈113并联地连接至形成为平面电极的同一第二电极112，该形成为平面电极的第二电极112为该多个线圈113所共用。在微流控装置100包括多个控制组件110的情况下，该多个控制组件110中每个的多个线圈113均可并联地连接至形成为平面电极的同一第二电极112，也即同一平面电极作为多个控制组件110中每个的第二电极。例如，微流控装置100可包括多个通道，用于多个通道的多个控制组件100可共用同一平面电极作为该多个控制组件100中每个的第二电极。如图5所示，在一些实施例中，上述的平面电极可以是狭缝电极，从而可减少形成该平面电极的材料的使用。为了清晰起见，图5中是根据本公开一些实施例的微流控装置的简化平面结构示意图，其中省略了部分元件。如图5所示，形成为狭缝电极的第二电极112可包括非狭缝部分112A和狭缝部分112B。
如图1所示，每个控制组件110中的多个线圈113在衬底基板114上的投影可与形成为平面电极的第二电极112在衬底基板114上的投影至少部分地重叠。如图5所示，在第二电极112为狭缝电极的情况下，每个控制组件110中的多个线圈113在衬底基板114上的投影可与该狭缝电极的非狭缝部分112B在衬底基板114上的投影至少部分地重叠。
通过多个线圈并联至同一第二电极，并且该多个线圈共用该第二电极，从而可减小该微流控装置的系统电阻，降低该微流控装置的热效应，从而提高检测质量。
在图1和图5所示的实施例中，微流控装置100可包括多个通道，并且在每个通道中包括多个控制组件110，从而该微流控装置100中的多个控制组件110可布置成阵列，并且例如在与通道的延伸方向(例如图1和图5中箭头A所示的方向)垂直的方向(例如图1和图5中箭头B所示的方向)上设置成排的多个控制组件110中的第一电极111可形成为单个电极，即同一电极用作在与通道的延伸方向垂直的方向上设置成排的多个控制组件110中每个的第一电极，从而可实现对多个通道的同步控制。
虽然在图1和图5所示的实施例中，每个控制组件110中的多个线圈113连接至同一第一电极111，然而，在另一些实施例中，根据要求，每个控制组件110中的多个线圈113可连接至不同的第一电极111，也即每个控制组件110中的多个线圈113可接收不同的控制电流，以实现更精确的控制，本公开的实施例对此不作限制。
由于线圈113的尺寸通常在微米级(例如，线圈113的直径为80微米，线宽为20微米，形成直径为大约40～50微米的捕获区域)，其发热量较小，而与线圈113连接的电极(即第一电极111和第二电极112)是热量的主要来源，因此在一些实施例中，第一电极111和第二电极112中至少之一的材料的电阻率小于线圈113的材料的电阻率，以使得第一电极111和第二电极112在操作中生成更少的焦耳热。例如，第一电极111和第二电极112可通过铜制成，以及线圈113可通过铝制成。第一电极111和第二电极112的材料可以相同或不同，本公开的实施例对此不作限制。
本公开的一些实施例提供的微流控装置100还可包括混合辅助结构，该混合辅助结构位于通道中并且配置为促进对通道中的液体进行混合。该混合辅助结构可位于第二基板130朝向第一基板120的表面上，或者该混合辅助结构可位于第一基板120朝向第二基板130的表面上，又或者该混合辅助结构可位于第二基板130朝向第一基板120的表面上和第一基板120朝向第二基板130的表面上。
该混合辅助结构可以是主动式混合结构或被动式混合结构。上述的主动式混合结构可包括：利用超声波驱动液体运动的混合结构、利用电渗现象驱动液体运动的混合结构等。上述的被动式混合结构可包括：通过使液体分层来混合液体的混合结构、通过在液体中形成混沌对流来混合液体的混合结构等。
如图1所示，在一些实施例中，上述的混合辅助结构包括∧形凸起121。在其他实施例中，该混合辅助结构也可以包括例如Z形凸起或S形凸起等，本公开的实施例对此不作限制。该∧形凸起121指向与允许液体流动的方向(即从通道入口到通道出口的方向，例如图1中箭头A所指示的方向)相反的方向，即该∧形凸起121的开口方向朝向允许液体流动的方向(例如图1中箭头A所指示的方向)。在一些实施例中，∧形凸起121可指向通道的入口。该∧形凸起121可位于第二基板130朝向第一基板120的表面上，或者该∧形凸起121可位于第一基板120朝向第二基板130的表面上，又或者该∧形凸起121可位于第二基板130朝向第一基板120的表面上和第一基板120朝向第二基板130的表面上。
在该∧形凸起121位于第二基板130朝向第一基板120的表面上时，该∧形凸起121从第二基板130朝向第一基板120的表面朝向第一基板120凸起。在该∧形凸起121位于第一基板120朝向第二基板130的表面上时，该∧形凸起121从第一基板120朝向第二基板130的表面朝向第二基板130凸起。∧形凸起121例如可通过印刷、涂覆、光刻等方式设置在第一基板120和/或第二基板130上。
图6是根据本公开一些实施例的沿图1中的线N-N’的剖视示意图。如图6所示，∧形凸起121位于第二基板130朝向第一基板120的表面上，∧形凸起121从第二基板130朝向第一基板120的表面朝向第一基板120凸起。此外，图6中还示出了在第一基板120与第二基板130之间设置在通道两侧的间隔件122，下文将对此进行详细描述。
作为示例，该∧形凸起121例如可具有2mm的长度(该长度指的是该∧形凸起121在通道的延伸方向(例如图1中箭头A所指示的方向)上的投影的长度)，1mm的宽度(该宽度指的是该∧形凸起121在第一基板120所在的平面内与通道的延伸方向(例如图1中箭头A所指示的方向)垂直的方向(例如图1中箭头B所示的方向)上的投影的长度)，以及30μm的高度(该高度指的是该∧形凸起121朝向衬底基板114的表面与该∧形凸起121远离衬底基板114的表面之间的距离)。
在一些实施例中，在允许液体流动的方向上，微流控装置100中多个控制组件110至少之一之前和/或之后设置有混合辅助结构。如在图1所示的实施例中，在允许液体流动的方向(例如图1中箭头A所指示的方向)上，每个控制组件110之前和之后均设置有∧形凸起121。
此外，在一些实施例中，微流控装置100还可包括间隔件，其设置在第一基板120与第二基板130之间，以限定第一基板120与第二基板130之间的间隙。例如，间隔件可具有50微米的高度，或者间隔件的高度可以是40微米、30微米等。间隔件例如可通过印刷、涂覆、光刻等方式形成在第一基板120和/或第二基板130上。间隔件例如可通过树脂形成。间隔件例如可设置在第一基板120和/或第二基板130的边缘处，或者间隔件还可设置在通道两侧，从而与第一基板120和第二基板130一起限定通道，本公开的实施例对此不作限制。图6中示出的间隔件122为上述的间隔件的示例，间隔件122在第一基板120与第二基板130之间设置在通道两侧，与第一基板120和第二基板130一起限定通道。
图7是根据本公开一些实施例的微流控装置的工作区域温度分布与相关技术中微流控装置的工作区域温度分布。上述的微流控装置的工作区域指的是以微流控装置中的一线圈所围绕平面区域的中心(例如圆心)为底面中心，半径为20微米，高为5.5微米的柱形区域。图7中的(A)部分对应于具有线圈与和线圈的两端连接的两个电极同层设置的结构的微流控装置，并且在图7中的(A)部分所对应的微流控装置中线圈为直径为80微米、线宽为20微米、厚度为500纳米、形状为4/5圆环的铜质环，并且与线圈的两端连接的两个电极的长度为2毫米、厚度为500纳米、宽度为200微米的铝质电极。图7中的(B)部分对应于上述图2所示的微流控装置的结构，并且在图7中的(B)部分所对应的微流控装置中线圈113为直径为80微米、线宽为20微米、厚度为500纳米、形状为4/5圆环的铜质环，第一电极111在沿通道延伸方向的宽度为200微米、在垂直于衬底基板114的表面的方向的厚度为500纳米的铝质电极，第二电极112为在垂直于衬底基板114的表面的方向的厚度为1微米的铝质电极。图7中的(A)部分示出了相关技术中微流控装置在输入线圈的电流为0.2A的情况下工作区域的温度分布，以及图7中的(B)部分示出了根据本公开一些实施例的微流控装置在输入线圈的电流为0.2A的情况下工作区域温度分布。如图7中的(A)部分所示，在稳态下，相关技术中微流控装置在输入线圈中的电流为0.2A的情况下工作区域的平均温度为396.665K，该温度远超各类蛋白酶失活的最高温度，从而无法用于化学发光等免疫分析检测。如图7中的(B)部分所示，在稳态下，根据本公开一些实施例的微流控装置在输入线圈中的电流为0.2A的情况下工作区域的平均温度为301.332K，该温度符合各类免疫检测的温度要求。由此可见，在根据本公开实施例的微流控装置中，极大地减少了发热量，降低了该微流控装置工作区域的温度，从而使得该微流控装置可适用于各类免疫检测。
图8是根据本公开一些实施例的微流控装置中线圈的磁通密度分布图。图8所对应根据本公开一些实施例的微流控装置与上述的图7中的(B)部分所对应的根据本公开一些实施例的微流控装置具有相同的结构，本公开对此将不再赘述。图8示出了根据本公开一些实施例的微流控装置在输入线圈中的电流为0.2A的情况下线圈(在该示例中，该线圈为直径为80微米，线宽为20微米，厚度为500纳米、形状为4/5圆环的铜质环)周围不同位置处的磁通密度的大小及其方向。下方表1中示出了距离线圈中心不同位置处的磁通密度的大小。
距中心距离(微米) 磁通密度(特斯拉)
2 0.0041168
3 0.0041366
4 0.0041572
5 0.0041878
6 0.0042257
7 0.0042717
8 0.0043261
9 0.0043892
10 0.0044618
11 0.0045444
12 0.0046374
表1
如图8和表1所示，在根据本公开一些实施例的微流控装置中，线圈周围的磁场基本均匀地分布，也即根据本公开一些实施例的微流控装置的结构并未对磁场分布造成影响。
在根据本公开实施例提供的微流控装置中，通过将线圈与第二电极并联，实现第二电极共用，从而减小了微流控装置的发热量，保证了生物样品的活性，并且通过阵列化排布控制组件，增大了磁场工作区域，实现了捕获区域的灵活控制。
在本公开的一些实施例中还提供了一种微流控检测组件，其包括：任一上述的微流控装置；以及用于操作中在该微流控装置中的通道内移动的磁性颗粒。该微流控装置可以与磁性颗粒组合得到例如测试套件，并提供给用户。该磁性颗粒例如为磁珠，而且该磁珠可以是任何合适种类的磁珠，本公开的实施例对此不作限制。
图9是根据本公开的一些实施例的用于任一上述的微流控装置的检测方法900，其包括：
S902、在通道内提供包括检测样本和磁珠的溶液，磁珠能够与检测样本相结合；
S904、通过第一电极和第二电极，向线圈提供电流，以将表面结合有检测样本的磁珠吸附在由线圈形成的磁场中；以及
S906、排出通道内的溶液，以得到表面结合有检测样本的磁珠。
上述方法中，磁珠是磁性颗粒的示例，其可以是磁性氧化物颗粒，其表面可包被功能基团，由此而形成具有一定磁性的特殊结构粒子。
下面将结合化学发光检测来描述根据本公开一些实施例的检测方法。在一些实施例中，将包括检测样本和磁珠的溶液从微流控装置的通道的入口施加至通道中，该溶液可通过通道中的混合辅助结构进行混合；通过第一电极和第二电极向线圈提供电流，将表面结合有目标蛋白的磁珠吸附在由该通电线圈形成的磁场中；排出微流控装置的通道内的溶液；将酶标二抗试剂从微流控装置的通道的入口施加至通道中，并停止向线圈提供电流，以使得磁珠被释放并能够与酶标二抗试剂进行混合；在混合后，再次通过第一电极和第二电极向线圈提供电流，将与酶标二抗试剂反应后的磁珠吸附在由该通电线圈形成的磁场中；排出微流控装置的通道内的溶液；将化学发光底物从微流控装置的通道的入口施加至通道中，并停止向线圈提供电流，以使得磁珠被释放并能够与化学发光底物进行混合；在混合后，通过检测微流控装置通道内的荧光强度，可得到检测样本的含量等信息。
应理解，上述仅以化学发光检测为例描述了根据本公开一些实施例的用于微流控装置的检测方法，然而本公开实施例提供的微流控装置还可用于实施其他免疫检测或分子诊断，本公开的实施例对此不作限制。
以上所述仅是本公开的示范性实施方式，而非用于限制本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (19)

1.一种微流控装置，包括第一基板和第二基板，其中，所述第一基板与所述第二基板对向设置以在所述第一基板与所述第二基板之间限定供液体流动的通道，
所述第一基板包括沿所述通道的延伸方向排列的多个控制组件，每个所述控制组件包括：第一电极、第二电极和多个线圈，
所述第一电极用于向所述多个线圈输入电流，并且所述多个线圈并联地连接至所述第二电极。
2.根据权利要求1所述的微流控装置，其中，所述多个线圈在所述第一基板中同层设置并且所述多个线圈沿与所述通道的延伸方向垂直的方向设置成排。
3.根据权利要求1所述的微流控装置，其中，所述多个线圈与所述第二电极位于所述第一基板的不同层中，所述第二电极通过过孔与所述多个线圈电连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的微流控装置，其中，所述第一电极与所述多个线圈在所述第一基板中同层设置。
5.根据权利要求1-3任一所述的微流控装置，其中，所述第一电极与所述多个线圈在所述第一基板中位于不同层中，所述第一电极通过过孔与所述多个线圈电连接。
6.根据权利要求1-3任一所述的微流控装置，其中，所述第一电极和所述第二电极中至少之一的材料的电阻率小于所述多个线圈的材料的电阻率。
7.根据权利要求1-3任一所述的微流控装置，其中，所述多个控制组件共用同一电极作为所述多个控制组件中每个的第一电极。
8.根据权利要求1-3任一所述的微流控装置，其中，所述多个控制组件共用同一平面电极作为所述多个控制组件中每个的第二电极。
9.根据权利要求8所述的微流控装置，其中，用于多个所述通道的多个所述控制组件共用所述同一平面电极作为多个所述控制组件中每个的第二电极。
10.根据权利要求8所述的微流控装置，其中，所述平面电极为狭缝电极。
11.根据权利要求8所述的微流控装置，其中，所述平面电极与所述多个控制组件中每个的所述多个线圈在垂直于所述第一基板的表面的方向上重叠。
12.根据权利要求1所述的微流控装置，其中，还包括混合辅助结构，其中，所述混合辅助结构位于所述通道中并且配置为对所述液体进行混合。
13.根据权利要求12所述的微流控装置，其中，所述混合辅助结构位于所述第二基板朝向所述第一基板的表面上或所述第一基板朝向所述第二基板的表面上。
14.根据权利要求12所述的微流控装置，其中，所述混合辅助结构包括∧形凸起，所述∧形凸起指向与允许所述液体流动的方向相反的方向。
15.根据权利要求12所述的微流控装置，其中，
每个所述通道均包括入口和出口，
所述混合辅助结构包括∧形凸起，所述∧形凸起指向该∧形凸起所在的所述通道的入口。
16.根据权利要求12-15任一所述的微流控装置，其中，在允许所述液体流动的方向上，所述多个控制组件至少之一之前和/或之后设置有所述混合辅助结构。
17.根据权利要求1所述的微流控装置，还包括：间隔件，其中，所述间隔件位于所述通道两侧且位于所述第一基板与所述第二基板之间，所述间隔件与所述第一基板和所述第二基板限定所述通道。
18.一种微流控检测组件，包括：
如权利要求1-17任一所述的微流控装置；以及
用于操作中在所述微流控装置中的通道内移动的磁性颗粒。
19.一种用于如权利要求1-17任一所述的微流控装置的检测方法，包括：
在所述通道内提供包括检测样本和磁性颗粒的溶液，所述磁性颗粒能够与所述检测样本相结合；
通过所述第一电极和所述第二电极，向所述线圈提供电流，以将表面结合有所述检测样本的所述磁性颗粒吸附在由所述线圈形成的磁场中；以及
排出所述通道内的所述溶液，以得到表面结合有所述检测样本的所述磁性颗粒。
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