CN114751363B - 孔阵列层结构、预涂方法、成膜方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种孔阵列层结构、预涂方法、成膜方法及相关装置，孔阵列层结构用于和衬底形成成膜空间，成膜空间用于形成膜层，孔阵列层结构包括基板，基板中的阵列排布有多个孔单元，孔单元贯穿基板，孔单元包括沿基板厚度方向叠加设置的第一孔部及第二孔部，第二孔部被配置为和衬底连接，第一孔部在垂直于基板厚度方向的平面上的投影具有第一孔部轮廓，第二孔部在垂直于基板厚度方向的平面上的投影具有第二孔部轮廓，第一孔部轮廓环绕于第二孔部轮廓外侧，多个孔单元的第二孔部之间彼此不连通，并且多个孔单元的第一孔部之间彼此不连通。

Description

孔阵列层结构、预涂方法、成膜方法及相关装置

技术领域

本申请属于生物检测技术领域，尤其涉及一种孔阵列层结构、预涂方法、成膜方法及相关装置。

背景技术

纳米孔测序中，通过施加一定的电势，驱动诸如生物大分子的分析物穿过嵌入在支撑膜（例如脂质膜）中的纳米孔测序通道，利用不同化学基团在经过纳米孔测序通道时引起电流变化，识别通过纳米孔测序通道的生物大分子。形成纳米孔的结构通常分为上下两层，其上层结构间相互连通，但是在成膜过程后，上层的互联结构，易导致介质能够流通于各个纳米孔中，严重影响成膜后的稳定性。

发明内容

本申请实施例提供了一种孔阵列层结构、预涂方法、成膜方法及相关装置，以解决现有技术中成膜过程后不稳定的问题。

本申请实施例的第一方面，提供一种孔阵列层结构，用于和衬底形成成膜空间，所述成膜空间用于形成膜层，所述孔阵列层结构包括基板，所述基板中的阵列排布有多个孔单元，所述孔单元贯穿所述基板，所述孔单元包括沿所述基板厚度方向叠加设置的第一孔部及第二孔部，所述第二孔部被配置为和所述衬底连接，所述第一孔部在垂直于所述基板厚度方向的平面上的投影具有第一孔部轮廓，所述第二孔部在垂直于所述基板厚度方向的平面上的投影具有第二孔部轮廓，所述第一孔部轮廓环绕于所述第二孔部轮廓外侧，所述多个孔单元的所述第二孔部之间彼此不连通，以阻止各个所述第二孔部内的液体介质在多个所述第二孔部之间流动，并且所述多个孔单元的所述第一孔部之间彼此不连通，以阻止各个所述第一孔部内的液体介质在多个所述第一孔部之间流动。

采用上述结构，将第一孔部的侧壁设置为密闭结构，能够使各个孔单元间相对独立，减少成膜后，介质在各个孔单元间移动，尤其是当出现孔单元中膜破裂时，孔单元内膜下方的极性溶剂，沿第一孔部扩散至其他孔单元内，进一步影响其他孔单元的稳定性。

在本申请的一些可选实施方式中，所述孔阵列层结构还包括有从所述第一孔部的侧壁垂直于所述基板厚度方向向外延伸的第一齿槽，所述第一齿槽沿所述第一孔部周向设置有多个，并具有在所述第一孔部轮廓处与所述第一孔部相连通的开口，在垂直于所述基板厚度方向的平面上的投影中，所述第一齿槽的槽底至所述开口处的延伸长度不等。

在本申请的一些可选实施方式中，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，多个所述第一齿槽的槽底的投影及其延长线约束的轮廓为第一齿槽外轮廓，所述第一齿槽外轮廓为正多边形或圆形。

在本申请的一些可选实施方式中，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，多个所述第一齿槽的轴线延伸后交汇于所述第一齿槽外轮廓的中心。

在本申请的一些可选实施方式中，所述孔阵列层结构还包括有从所述第二孔部的侧壁垂直于所述基板厚度方向向外延伸的第二齿槽，所述第二齿槽沿所述第二孔部周向设置有多个，并具有在所述第二孔部轮廓处与所述第二孔部相连通的开口。

在本申请的一些可选实施方式中，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，多个所述第一齿槽的开口的投影及其延长线约束的轮廓为所述第一孔部轮廓，多个所述第二齿槽的槽底的投影及其延长线约束的轮廓为第二齿槽外轮廓，所述第二齿槽外轮廓与所述第一孔部轮廓相吻合。

在本申请的一些可选实施方式中，所述第一齿槽外轮廓为正多边形，所述第一孔部轮廓为圆形。

在本申请的一些可选实施方式中，所述第一齿槽外轮廓为圆形，所述第一孔部轮廓为非圆形。

在本申请的一些可选实施方式中，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，所述第二齿槽的开口的投影及其延长线约束的轮廓为所述第二孔部轮廓，所述第二孔部轮廓位于所述第一孔部轮廓以内，所述第二孔部轮廓为圆形，所述第一齿槽外轮廓的中心与所述第二孔部轮廓的中心相重合。

在本申请的一些可选实施方式中，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，多个所述第二齿槽的轴线延伸后交汇于所述第二孔部外轮廓的中心。

在本申请的一些可选实施方式中，所述基板中设置有多个所述孔单元，相邻所述孔单元间还设置有沟道，所述沟道沿所述基板的厚度方向延伸，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，所述沟道的投影与所述第一齿槽外轮廓的投影相吻合。

在本申请的一些可选实施方式中，在所述孔阵列层结构中，所述多个孔单元中的一孔单元的所述第一齿槽与相邻孔单元的所述第一齿槽相互对齐。

在本申请的一些可选实施方式中，在所述孔阵列层结构中，所述多个孔单元中的一孔单元的所述第一齿槽与相邻孔单元的所述第一齿槽相互交错。

在本申请的一些可选实施方式中，所述沟道侧壁上沿垂直于所述基板厚度方向向外延伸的多个第三齿槽。

在本申请的一些可选实施方式中，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，多个所述第三齿槽的轴线延伸后交汇于所述第一齿槽外轮廓的中心。

本申请实施例的第二方面，提供一种生物芯片装置，包括衬底及上述孔阵列层结构。所述孔阵列层结构位于所述衬底上，所述孔单元的所述第一孔部位于所述孔单元的所述第二孔部背离所述衬底的一侧。

本申请实施例的第三方面，提供一种生物芯片装置预涂方法，包括以下步骤：

提供上述生物芯片装置；

对所述生物芯片装置进行预涂，所述预涂包括如下工艺中的任一项：

（1）蒸发冷凝工艺，包括：将所述生物芯片装置中的孔单元的开口朝向蒸发位置；设置预涂件，将所述预涂件放置于所述蒸发位置，所述预涂件内盛有预涂物，且所述预涂件开口朝向所述生物芯片装置，加热预涂件至蒸发阈值，在加热预定时间后停止预涂；

（2）过量预涂去除工艺，包括：所述孔单元添加大于预涂阈值的预涂物，去除所述孔单元内的所述预涂物至所述预涂阈值；

（3）喷涂工艺，包括：取生物芯片装置及打印机，将预涂物设置于所述打印机内，将所述打印机的打印喷头与所述生物芯片装置上的孔单元边缘对齐，启动打印机，将预定量的所述预涂物喷射至所述孔单元内。

在本申请的一些可选实施方式中，所述去除所述孔单元内的所述预涂物至所述预涂阈值的步骤中，还包括：加热所述生物芯片装置，使预涂物蒸发，至所述孔单元内的所述预涂物为所述预涂阈值。

在本申请的一些可选实施方式中，所述去除所述孔单元内的所述预涂物至所述预涂阈值的步骤中，还包括：提供吸附件，覆盖于所述基板上的所述孔单元开口一侧，至所述孔单元内的所述预涂物为所述预涂阈值。

在本申请的一些可选实施方式中，还提供一种生物芯片装置预涂方法，包括以下步骤：

提供上述生物芯片装置；

提供具有漏孔的漏板，并将所述漏板覆盖于所述生物芯片装置上的孔单元开口一侧，使所述孔单元边缘至少与所述漏板上的一个漏孔相对应；

设置刮件，所述刮件的边缘贴合于所述漏板上远离所述生物芯片装置的一侧，并能够相对于所述漏板移动；

取预涂物，放置于所述刮件处，移动所述刮件推动所述预涂物在所述漏板上移动，所述预涂物的移动轨迹经过每个所述漏孔，并经由所述漏孔进入孔单元中。

在本申请的一些可选实施方式中，还提供一种生物芯片装置预涂方法，包括以下步骤：

提供上述生物芯片装置；

提供印板，所述印板上设置有转印部位，在所述印板覆盖于所述生物芯片装置上的孔单元开口一侧时，所述印板与生物芯片装置的贴合部分位于所述转印部位内；

取预涂物，将所述预涂物均匀设置于所述转印部位上；

转印，将所述转印部位上设置有所述预涂物的所述印板覆盖于生物芯片装置上的孔单元开口一侧，并使所述预涂物从所述印板的所述转印部位转移至所述生物芯片装置的所述孔单元中，维持覆盖状态至所述孔单元内的所述预涂物达到预涂阈值，停止预涂。

本申请实施例的第四方面，提供一种成膜方法，包括以下步骤：

提供上述生物芯片装置；

将第一非极性介质布置于生物芯片装置内，于所述生物芯片装置的表面形成预涂膜层；

将第一极性介质流动穿过所述生物芯片装置内，至少取代部分所述第一非极性介质；

将第二非极性介质流动穿过所述孔阵列层结构，至少取代部分所述第一极性介质，其中，所述第二非极性介质包含两亲性分子材料；

将第二极性介质流动穿过所述生物芯片装置，至少取代部分所述第二非极性介质，并在所述第一极性介质和所述第二极性介质之间的界面形成膜层，其中，所述膜层包含两亲性分子材料。

在本申请的一些可选实施方式中，在将第二极性介质流动穿过所述生物芯片装置之前，还包括将空气流动穿过所述生物芯片装置，以至少取代部分所述第二非极性介质。

本申请实施例的第五方面，提供一种测序装置，所述测序装置包括上述生物芯片装置和上述成膜方法制备的膜层。

本申请提供的孔阵列层结构，将第一孔部的侧壁设置为密闭结构，能够使各个孔单元间相对独立，减少成膜后，介质在各个孔单元间移动，尤其是当出现孔单元中膜破裂时，孔单元内膜下方的极性溶剂，沿第一孔部扩散至其他孔单元内，进一步影响其他孔单元的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请一实施例提供的孔阵列层结构的阵列示意图；

图2为本申请一实施例提供的孔阵列层结构的结构示意图；

图3为图2所示实施例的俯视结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的孔阵列层结构的阵列示意图；

图5为本申请另一实施例提供的孔阵列层结构的结构示意图；

图6为图5所示实施例的俯视结构示意图；

图7为通过添加辅助线示出第一齿槽轴线、第一齿槽外轮廓及第一孔部轮廓的结构示意图；

图8为本申请再一实施例提供的孔阵列层结构的俯视结构示意图；

图9为图8所示实施例的第一齿槽外轮廓变换为正六边形的结构示意图；

图10为图9所示实施例的立体结构示意图；

图11为图9所示实施例的阵列示意图；

图12为通过添加辅助线示出第二齿槽轴线、第一孔部轮廓、第一齿槽外轮廓、第二孔部轮廓及第二齿槽外轮廓的结构示意图；

图13为本申请一可选实施例中第一孔部轮廓、第一齿槽外轮廓、第二孔部轮廓及第二齿槽外轮廓的形状示意图；

图14为本申请又一实施例提供的孔阵列层结构的结构示意图；

图15为图14所示实施例的俯视结构示意图；

图16为本申请一可选实施例提供的孔阵列层结构的阵列示意图；

图17为本申请一可选实施例提供的孔阵列层结构的俯视结构示意图；

图18为无沟道情况下的一种实施例阵列局部俯视结构示意图；

图19为图17所示实施例的第一局部俯视结构示意图；

图20为无沟道情况下的另一种实施例阵列局部俯视结构示意图；

图21为图17所示实施例的第二局部俯视结构示意图；

图22通过添加辅助线示出第三齿槽轴线的结构示意图；

图23为本申请中预涂方法一实施例的流程图；

图24为本申请中蒸发冷凝工艺一实施例的流程图；

图25为图24所示实施例的实施示意图；

图26为本申请中过量预涂去除工艺的实施示意图；

图27为本申请中过量预涂去除工艺一实施例的实施示意图；

图28为本申请中喷涂去除工艺的实施示意图；

图29为本申请中预涂方法另一实施例的流程图；

图30为图29所示实施例的实施示意图；

图31为本申请中预涂方法再一实施例的流程图；

图32为图31所示实施例的实施示意图；

图33为本申请中成膜方法一实施例的流程图；

图34为图33所示实施例中步骤S43的实施示意图；

图35为图33所示实施例中步骤S44的实施示意图；

图36为图33所示实施例中步骤S45的实施示意图；

图37为本申请中成膜方法另一实施例的流程图；

图38为图37所示实施例中步骤S441的实施示意图；

图39为两亲分子膜成膜后的俯视结构示意图。

附图标记说明：

1、基板；11、第一孔部；111、第一孔部轮廓；112、第一齿槽；113、第一齿槽外轮廓；12、第二孔部；121、第二孔部轮廓；122、第二齿槽；123、第二齿槽外轮廓；13、沟道；131、第三齿槽；10、孔单元；20、预涂物；30、预涂件；40、加热器；50、吸附件；60、漏板；601、漏孔；70、刮件；80、印板；90、打印机；100、生物芯片装置；202、第二极性介质；201、第一极性介质；203、膜层；204、第一非极性介质；205、第二非极性介质；206、空气。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。

本申请描述中的方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

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组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

本申请实施例的一些可选实施方式中，如图1至图3所示，提供一种孔阵列层结构，用于和衬底形成成膜空间，成膜空间用于形成膜层，孔阵列层结构包括基板1，基板1中的阵列排布有多个孔单元，孔单元贯穿基板1，孔单元包括沿基板1厚度方向叠加设置的第一孔部11及第二孔部12，第二孔部12被配置为和衬底连接，第一孔部11在垂直于基板1厚度方向的平面上的投影具有第一孔部轮廓111，第二孔部12在垂直于基板1厚度方向的平面上的投影具有第二孔部轮廓121，第一孔部轮廓111环绕于第二孔部轮廓121外侧，孔单元的第二孔部12之间彼此不连通，以阻止极性介质在第二孔部12之间流动，并且多个孔单元的第一孔部11之间彼此不连通，以阻止非极性介质在多个第一孔部11之间流动。

可选地，第一孔部轮廓111可以为圆形，示例性地，第一孔部轮廓111的直径为20μm至200μm，比如，可以为20μm、50μm、80μm、100μm、120μm、150μm或者200μm等，可有利于提高分子膜的成膜率和成膜质量。实际使用中，可以大致在第一孔部11与第二孔部12的交界处形成两亲分子膜，可在电极的作用下，在基板的上下两侧形成电势差，孔单元内存在电流通过，当DNA单链通过孔单元时，由于DNA单链上不同碱基的结构不同，会与蛋白孔产生不同相互作用，引起纳米孔内的电阻率发生变化，进而引起电流发生变化，从而实现将DNA单链上的碱基信息转化为电信号，测量电流的变化量可以识别DNA单链上的碱基信息，完成基因测序工作。可选地，在基板1厚度方向上，第一孔部11及第二孔部12的深度相等。

将第一孔部11的侧壁设置为密闭结构，能够使各个孔单元间相对独立，使得成膜后，第一孔部11内的极性介质和非极性介质无法在各个孔单元间移动，尤其是当出现某一孔单元内的分子膜破裂时，膜下方的极性溶剂会跟膜上方的极性溶剂接触融合，极性介质会占据孔单元中原来非极性介质的位置，而这个过程会从相邻的孔单元中吸取非极性介质，造成相连孔单元内的分子膜的连锁破裂，严重影响分子膜的稳定性。

在本申请的一些可选实施方式中，如图4至图6所示，孔阵列层结构还包括有从第一孔部11侧壁垂直于基板1厚度方向向外延伸的第一齿槽112，第一齿槽112沿第一孔部11周向设置有多个，并具有在第一孔部轮廓111处与第一孔部11相连通的开口，在垂直于基板1厚度方向的平面上的投影中，第一齿槽112的槽底至所述开口处的延伸长度不等。

可选地，第一齿槽112在基板1厚度方向上延伸的距离和第一孔部11的深度相等。可选地，第一齿槽112上从开口至槽底各处的宽度可均匀设置，如第一齿槽112的开口至槽底各处的宽度相等或沿线性关系等比增大或减少。可选地，第一齿槽112上从开口至槽底的宽度也可不均匀设置，如第一齿槽112上的宽度从开口处至槽底处先增大后减小。

通过第一齿槽112的设置，当第一孔部11容纳非极性介质后，非极性介质会通过毛细作用，储存于第一齿槽112内，其次，在第一孔部11内形成的两亲分子膜也能够通过第一齿槽112上的锐角或者直角结构，产生聚集的趋势，使第一孔部11内能够相对稳定的牵引分子膜，对分子膜具有更加稳定的支撑作用，有效提高成膜率及成膜后的稳定性。其次，第一齿槽112垂直于基板1厚度方向延伸长度不等的设置，使基板1表面具有不同渗透能力，便于基板1表面的流体更快速渗入第一齿槽112内，进而进入第一孔部11。

一些实施例中，基板1上可设置任意数量的孔单元。

一些实施例中，极性介质可为亲水介质，如缓冲剂水溶液，缓冲剂可包括支持电解质（supporting electrolyte）。

一些实施例中，非极性介质可为疏水介质，如含烃物质、油性物质或二者的混合。疏水介质可为硅油、AR20 或十六烷中的一种或者几种。非极性介质可与极性介质互不混溶，且非极性介质中包含两亲性分子，用于在极性介质与非极性介质相接触时形成两亲分子膜。

在本申请的一些可选实施方式中，如图7所示，在垂直于基板1厚度方向的平面上，多个第一齿槽112的槽底的投影及其延长线约束的轮廓为第一齿槽外轮廓113，第一齿槽外轮廓113为正多边形或圆形。

示例性地，在垂直于基板1厚度方向的平面上，第一齿槽外轮廓113还可以设置为花瓣状。

通过约束第一齿槽外轮廓113，能够便于在基板1上排列孔单元，使相邻孔单元间的界限更加明确，防止相邻孔单元间相连通。通过根据第一齿槽外轮廓113对孔单元进行合理排布，能够通过尽可能减小基板1表面上孔单元彼此间的面积而在基板1上设置尽可能多的孔单元。

在本申请的一些可选实施方式中，如图7及图8所示，在垂直于基板1厚度方向的平面上，多个第一齿槽112的轴线延伸后交汇于第一齿槽外轮廓113的中心。

示例性地，当第一齿槽外轮廓113为圆形时，多个第一齿槽112的轴线与圆形半径相重合。可选地，当第一齿槽外轮廓113为圆形时，第一齿槽112的轴线还可沿圆形的非径向设置。

可选地，第一齿槽外轮廓113的边数取决于阵列结构中孔单元周围相邻的孔单元的数量。可选地，在垂直于基板1厚度方向的平面上，多个第一齿槽112具有不同的延伸长度，故多个第一齿槽112间的齿隙可设置为不同长度。示例性地，第一齿槽外轮廓113可为正六边形，该正六边形各顶点处的第一齿槽112的齿隙长度最长，即该处的第一齿槽112的槽底距离第一孔部11的中心最远，而位于该正六边形各边中心的第一齿槽112的齿隙最短，即该处的第一齿槽112的槽底距离第一孔部11的中心最近。故在第一齿槽外轮廓113为正六边形时，正六边形边的中心处至该边的两顶点处，第一齿槽112齿隙的长度逐渐增大。

通过将多个第一齿槽112轴线的交点与第一齿槽外轮廓113的中心相重叠，能够使第一孔部11的轮廓更加规则，不仅便于孔单元排布，还能够使孔单元具有中心对称的特点，使其上的各部分对介质的牵引能力也中心对称，有效提高成膜效率及成膜后的稳定性，其次，能够使第一齿槽112具有向四周发散的特点，便于介质渗入。

在本申请的一些可选实施方式中，如图8至图11所示，孔阵列层结构还包括有从第二孔部12侧壁垂直于基板1厚度方向向外延伸的第二齿槽122，第二齿槽122沿第二孔部12周向设置有多个，并具有在第二孔部轮廓121处与第二孔部12相连通的开口。

可选地，第二齿槽122在基板1厚度方向上延伸的距离和第二孔部12的深度相等。

通过第二齿槽122的设置，在对孔单元进行非极性介质预涂期间当第二孔部12容纳非极性介质后，非极性介质会通过毛细作用，储存于第二齿槽122内，在形成两亲分子膜时，第二齿槽122上的锐角或者直角结构，也能够产生聚集的趋势，维持第二孔部12内的稳定，进而提高成膜后的稳定性。

在本申请的一些可选实施方式中，如图12所示，在垂直于基板1厚度方向的平面上，多个第一齿槽112的开口的投影及其延长线约束的轮廓为第一孔部轮廓111，多个第二齿槽122的槽底的投影及其延长线约束的轮廓为第二齿槽外轮廓123，第二齿槽外轮廓123与第一孔部轮廓111相吻合。

具体地，第二齿槽外轮廓123可由为第一孔部轮廓111等比例缩放获得，且第二齿槽外轮廓123上各点到第一孔部轮廓111上的垂线相等。示例性地，第一孔部轮廓111设置为圆形时，第二齿槽外轮廓123也设置为圆形，且与第一孔部轮廓111同心设置。

通过第二齿槽外轮廓123的设置，能够便于第二齿槽122在第二孔部12内的延伸至尽可能与第一孔部轮廓111接近，使第二齿槽122能够获得在垂直于基板1厚度平面内较优深度延伸，提高介质流体进入第二齿槽122的效率。

在本申请的一些可选实施方式中，如图12所示，当第一齿槽外轮廓113为正多边形时，第一孔部轮廓111为圆形，且第一齿槽外轮廓113的中心与第一孔部轮廓111的中心相重合。

在本申请的一些可选实施方式中，如图13所示，当第一齿槽外轮廓113为圆形时，第一孔部轮廓111为非圆形，且第一齿槽外轮廓113的中心与第一孔部轮廓111的中心相重合。

在本申请的一些可选实施方式中，如图13所示，在垂直于基板1厚度方向的平面上，第二齿槽122的开口的投影及其延长线约束的轮廓为第二孔部轮廓121，第二孔部轮廓121位于第一孔部轮廓111以内，第二孔部轮廓121为圆形，第一齿槽外轮廓113的中心与第二孔部轮廓121的中心相重合。

可选地，第一孔部轮廓111、第二孔部轮廓121可为圆形，第一齿槽外轮廓113及第二齿槽外轮廓123可为正六边形，且第一孔部轮廓111、第二孔部轮廓121、第一齿槽外轮廓113及第二齿槽外轮廓123的中心相重合。可选地，第一孔部轮廓111、第二孔部轮廓121、第一齿槽外轮廓113及第二齿槽外轮廓123均为中心对称图形，前述中心为对称中心。示例性地，参照图14及图15所示，第一孔部轮廓111、第一齿槽外轮廓113及第二齿槽外轮廓123为为各角处圆化处理的类六变形，第二孔部轮廓121为圆形。

在本申请的一些可选实施方式中，如图13所示，在垂直于基板1厚度方向的平面上，多个第二齿槽122的轴线延伸后交汇于第二孔部轮廓121的中心。

具体地，当第二孔部轮廓121为圆形时，第二齿槽122的轴线与圆形的半径相重合。

在本申请的一些可选实施方式中，如图16及图17所示，基板1中设置有多个孔单元，相邻孔单元间还设置有沟道13，沟道13沿基板1的厚度方向延伸，在垂直于基板1厚度方向的平面上，沟道13的投影与第一齿槽外轮廓113的投影相吻合。

具体地，当第一齿槽外轮廓113为圆形时，或当第一齿槽外轮廓113为正六边形时，沟道13为由包裹第一齿槽外轮廓113的正六边形形成的蜂巢状。

通过沟道13的设置，不仅能够将各个孔单元相分隔，减少相邻孔单元间相互影响的可能性，还能够使孔单元开口一侧的基板1表面上的预留面积降低，减少流体被留存在孔单元开口一侧的基板1表面，防止多种流体依次涂布于孔单元时，后步的涂布过程，因前步留存的介质造成影响。

在本申请的一些可选实施方式中，如图18及图19所示，在孔阵列层结构中，多个孔单元中一者的第一齿槽112与相邻孔单元的第一齿槽112相互对齐。

可选地，相邻孔单元上所设置的多个第一齿槽112的槽底对应。

在本申请的一些可选实施方式中，如图20及图21所示，在孔阵列层结构中，多个孔单元中一者的第一齿槽112与相邻孔单元的第一齿槽112相互交错。

具体地，孔单元中的一者上所设置的多个第一齿槽112的槽底与相邻孔单元上所设置的多个第一齿槽112的开口对应。

在本申请的一些可选实施方式中，如图16及图22所示，沟道13侧壁上沿垂直于基板1厚度方向向外延伸有多个第三齿槽131。

可选地，第三齿槽131可与相邻的第一齿槽112相互对齐，即第三齿槽131的槽底与相邻的第一齿槽112的槽底对应平行。可选地，第三齿槽131可与相邻的第一齿槽112相互交错，即第三齿槽131的槽底与相邻的第一齿槽112的齿顶对应平行。

通过第三齿槽131的设置，当流体涂布后，残留于基板1上孔单元开口一侧的介质能够通过第三齿槽131的毛细作用迅速渗入沟道13中被排出，防止对后续工作造成影响。

在本申请的一些可选实施方式中，如图22所示，在垂直于基板1厚度方向的平面上，多个第三齿槽131的轴线延伸后交汇于第一齿槽外轮廓113的中心。

示例性地，当第一齿槽外轮廓113为圆形时，多个第三齿槽131的轴线与圆形半径方向相重合。

通过将多个第三齿槽131轴线的交点与第一齿槽外轮廓113的中心相重叠，能够使基板1上孔单元开口一侧的预留面积与沟道13的分布更加均匀，便于预留面积上残留的介质进入沟道13。

在本申请的一些可选实施方式中，提供了一种生物芯片装置，包括衬底及上述生物芯片装置100。孔阵列层结构位于衬底上，孔单元10的第一孔部11位于孔单元10的第二孔部12背离衬底的一侧。

在本申请的一些可选实施方式中，如图23所示，提供了一种生物芯片装置预涂方法，包括以下步骤：

S11、提供上述生物芯片装置100；

S12、对生物芯片装置进行预涂，预涂包括如下工艺中的任一者：

（1）蒸发冷凝工艺，参照图24及图25，包括：S1211、将生物芯片装置100中的孔单元10的开口朝向蒸发位置；S1212、设置预涂件30，将预涂件30放置于蒸发位置，预涂件30内盛有预涂物20，且预涂件30开口朝向生物芯片装置100，加热预涂件30至蒸发阈值，在加热预定时间后停止预涂；

（2）过量预涂去除工艺，参照图26及图27，包括：S1221、孔单元10添加大于预涂阈值的预涂物20，S1222、去除孔单元10内的预涂物20至预涂阈值；

（3）喷涂工艺，参照图28，包括：S1231、取生物芯片装置100及打印机90，打印机90内设置有预涂物20，S1232、将打印机90的打印喷头与生物芯片装置100上的孔单元10边缘对齐，S1233、启动打印机90，将预定量的预涂物20喷射至孔单元10内。

可选地，预涂物20可以为非极性介质。蒸发冷凝工艺中，预涂件30可为盛有预涂物20的容器，该容器上设置有开口，该开口即为蒸发位置，孔单元10的开口朝向预涂件30的开口设置，加热预涂件30，预涂物20受热蒸发后，经过预涂件30开口飘出，在面向其的孔单元10内凝结，实现对孔单元10的预涂。

可选地，蒸发冷凝工艺中预涂物20可采用硅油AR20，孔单元10开口处距非极性溶剂液面5至10cm，加热器40温度可设置为100至140℃，持续加热冷凝10至40分钟，可使孔单元10完成预涂。

可选地，过量预涂去除工艺中预涂物20可采用硅油AR20，在120℃条件下加热30分钟，去除多余预涂物20。

能够对生物芯片装置100进行预涂，使孔单元10中的第一孔部11及第二孔部12的侧壁上涂满非极性介质，在第一孔部11及第二孔部12侧壁上设置有第一齿槽112及第二齿槽122的情况下，使第一齿槽112及第二齿槽122内涂满非极性介质，便于后续成膜。

在本申请的一些可选实施方式中，如图25所示，过量预涂去除工艺中S1222步骤可包括：采用加热器40加热生物芯片装置100，使预涂物20蒸发，至孔单元10内的预涂物20为预涂阈值。

在本申请的一些可选实施方式中，如图26所示，过量预涂去除工艺中S1222步骤可包括：提供吸附件50，覆盖于基板1上的孔单元10开口一侧，吸附件50从孔单元10吸附预涂物20，至孔单元10内的预涂物20为预涂阈值。具体地，吸附件50采用能够吸附非极性介质的材质。

在本申请的一些可选实施方式中，如图29及图30所示，还提供一种生物芯片装置预涂方法，包括以下步骤：

S21、提供上述生物芯片装置100；

S22、提供具有漏孔601的漏板60，并将漏板60覆盖于生物芯片装置100上的孔单元10开口一侧，使孔单元10边缘至少与漏板60上的一个漏孔601相对应，在孔单元10上设置有第一齿槽112的情况下，使漏孔601与第一齿槽112相对应，在孔单元10上设置有第一齿槽112及第二齿槽122的情况下，使漏孔601与第一齿槽112及第二齿槽122相对应，如漏孔601的宽度可等于第一齿槽112的槽底至第二齿槽122的开口的宽度；

S23、设置刮件70，刮件70的边缘贴合于漏板60上远离生物芯片装置100的一侧，并能够相对于漏板60移动；

S24、取预涂物20，放置于漏板60上的一侧，移动刮件70推动预涂物20向漏板60上的另一侧移动，预涂物20的移动轨迹经过每个漏孔601时，经由漏孔601进入孔单元10中，实现预涂。

在本申请的一些可选实施方式中，如图31及图32所示，还提供一种生物芯片装置预涂方法，包括以下步骤：

S31、提供上述生物芯片装置100；

S32、提供印板80，印板80上设置有转印部位，如印板80上的任一表面（在图31所示的示例中转印部位在印板80的下表面），印板80能够相对于生物芯片装置100移动，在印板80覆盖于生物芯片装置100上的孔单元10开口一侧时，印板80与生物芯片装置100的贴合部分位于转印部位内；

S33、取预涂物20，将预涂物20均匀设置于转印部位上；

S34、转印，将转印部位上设置有预涂物20的印板80覆盖于生物芯片装置100上的孔单元10开口一侧，并使预涂物20从印板80的转印部位转移至生物芯片装置100的孔单元10中，维持覆盖状态至孔单元10内的预涂物20达到预涂阈值。

在本申请的一些可选实施方式中，如图33所示，还提供了一种成膜方法，包括以下步骤：

S41、提供上述生物芯片装置；

S42、将第一非极性介质204布置于生物芯片装置100内，于生物芯片装置100的表面形成预涂膜层；

S43、如图34所示，将第一极性介质201流动穿过生物芯片装置100内，至少取代部分第一非极性介质204；

S44、如图35所示，将第二非极性介质205流动穿过生物芯片装置100，至少取代部分第一极性介质201，其中，第二非极性介质205包含两亲性分子材料；

S45、如图36所示将第二极性介质202流动穿过生物芯片装置100，至少取代部分第二非极性介质205，并在第一极性介质201和第二极性介质202之间的界面形成膜层203，其中，膜层203包含两亲性分子材料。

在本申请的一些可选实施方式中，如图37及图38所示，在将第二极性介质202流动穿过生物芯片装置100步骤之前，还包括S441、将空气206流动穿过生物芯片装置100，以至少取代部分第二非极性介质205。在本申请的一些可选实施方式中，还提供了一种测序装置，如图39所示，包括上述生物芯片装置100和成膜方法制备的膜层。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应理解，在本申请实施例中，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (23)

1.一种孔阵列层结构，用于和衬底形成成膜空间，所述成膜空间用于形成膜层，所述孔阵列层结构包括：

基板；及

设置于所述基板中的阵列排布的多个孔单元，所述孔单元贯穿所述基板，所述孔单元包括沿所述基板厚度方向叠加设置的第一孔部及第二孔部，所述第二孔部被配置为和所述衬底连接，所述第一孔部在垂直于所述基板厚度方向的平面上的投影具有第一孔部轮廓，所述第二孔部在垂直于所述基板厚度方向的平面上的投影具有第二孔部轮廓，所述第一孔部轮廓环绕于所述第二孔部轮廓外侧，

所述孔阵列层结构，其特征在于，

所述多个孔单元的所述第二孔部之间彼此不连通，以阻止各个所述第二孔部内的介质在多个所述第二孔部之间流动，并且

所述多个孔单元的所述第一孔部之间彼此不连通，以阻止各个所述第一孔部内的介质在多个所述第一孔部之间流动，

其中，还包括有从所述第一孔部的侧壁垂直于所述基板厚度方向向外延伸的第一齿槽，所述第一齿槽沿所述第一孔部周向设置有多个，并具有在所述第一孔部轮廓处与所述第一孔部相连通的开口，在垂直于所述基板厚度方向的平面上的投影中，所述第一齿槽的槽底至所述开口处的延伸长度不等。

2.根据权利要求1所述的孔阵列层结构，其特征在于，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，多个所述第一齿槽的槽底的投影及其延长线约束的轮廓为第一齿槽外轮廓，所述第一齿槽外轮廓为正多边形或圆形。

3.根据权利要求2所述的孔阵列层结构，其特征在于，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，多个所述第一齿槽的轴线延伸后交汇于所述第一齿槽外轮廓的中心。

4.根据权利要求3所述的孔阵列层结构，其特征在于，还包括有从所述第二孔部的侧壁垂直于所述基板厚度方向向外延伸的第二齿槽，所述第二齿槽沿所述第二孔部周向设置有多个，并具有在所述第二孔部轮廓处与所述第二孔部相连通的开口。

5.根据权利要求4所述的孔阵列层结构，其特征在于，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，多个所述第一齿槽的开口的投影及其延长线约束的轮廓为所述第一孔部轮廓，多个所述第二齿槽的槽底的投影及其延长线约束的轮廓为第二齿槽外轮廓，所述第二齿槽外轮廓与所述第一孔部轮廓相吻合。

6.根据权利要求5所述的孔阵列层结构，其特征在于，所述第一齿槽外轮廓为正多边形，所述第一孔部轮廓为圆形。

7.根据权利要求5所述的孔阵列层结构，其特征在于，所述第一齿槽外轮廓为圆形，所述第一孔部轮廓为非圆形。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的孔阵列层结构，其特征在于，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，所述第二齿槽的开口的投影及其延长线约束的轮廓为所述第二孔部轮廓，所述第二孔部轮廓位于所述第一孔部轮廓以内，所述第二孔部轮廓为圆形，所述第一齿槽外轮廓的中心与所述第二孔部轮廓的中心相重合。

9.根据权利要求8所述的孔阵列层结构，其特征在于，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，多个所述第二齿槽的轴线延伸后交汇于所述第二孔部外轮廓的中心。

10.根据权利要求9所述的孔阵列层结构，其特征在于，相邻所述孔单元间还设置有沟道，所述沟道沿所述基板的厚度方向延伸，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，所述沟道的投影与所述第一齿槽外轮廓的投影相吻合。

11.根据权利要求4所述的孔阵列层结构，其特征在于，在所述孔阵列层结构中，所述多个孔单元中的一者的所述第一齿槽与相邻孔单元的所述第一齿槽相互对齐。

12.根据权利要求4所述的孔阵列层结构，其特征在于，在所述孔阵列层结构中，所述多个孔单元中的一者的所述第一齿槽与相邻孔单元的所述第一齿槽相互交错。

13.根据权利要求10所述的孔阵列层结构，其特征在于，所述沟道侧壁上沿垂直于所述基板厚度方向向外延伸的多个第三齿槽。

14.根据权利要求13所述的孔阵列层结构，其特征在于，在垂直于所述基板厚度方向的平面上，多个所述第三齿槽的轴线延伸后交汇于所述第一齿槽外轮廓的中心。

15.一种生物芯片装置，其特征在于，包括：

衬底；

如权利要求1所述的孔阵列层结构，所述孔阵列层结构位于所述衬底上，所述孔单元的所述第一孔部位于所述孔单元的所述第二孔部背离所述衬底的一侧。

16.一种生物芯片装置预涂方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供如权利要求15中所述的生物芯片装置；

对所述生物芯片装置进行预涂，所述预涂包括如下工艺中的任一项：

（1）蒸发冷凝工艺，包括：将所述生物芯片装置中的孔单元的开口朝向蒸发位置；设置预涂件，将所述预涂件放置于所述蒸发位置，所述预涂件内盛有预涂物，且所述预涂件开口朝向所述生物芯片装置，加热预涂件至蒸发阈值，在加热预定时间后停止预涂；

（2）过量预涂去除工艺，包括：所述孔单元添加大于预涂阈值的预涂物，去除所述孔单元内的所述预涂物至所述预涂阈值；

（3）喷涂工艺，包括：取生物芯片装置及打印机，将预涂物设置于所述打印机内，将所述打印机的打印喷头与所述生物芯片装置上的孔单元边缘对齐，启动打印机，将预定量的所述预涂物喷射至所述孔单元内。

17.根据权利要求16所述的预涂方法，其特征在于，所述去除所述孔单元内的所述预涂物至所述预涂阈值的步骤中，还包括：加热所述生物芯片装置，使预涂物蒸发，至所述孔单元内的所述预涂物为所述预涂阈值。

18.根据权利要求16所述的预涂方法，其特征在于，所述去除所述孔单元内的所述预涂物至所述预涂阈值的步骤中，还包括：提供吸附件，覆盖于所述基板上的所述孔单元开口一侧，至所述孔单元内的所述预涂物为所述预涂阈值。

19.一种生物芯片装置预涂方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供如权利要求15所述的生物芯片装置；

提供具有漏孔的漏板，并将所述漏板覆盖于所述生物芯片装置上的孔单元开口一侧，使所述孔单元边缘至少与所述漏板上的一个漏孔相对应；

设置刮件，所述刮件的边缘贴合于所述漏板上远离所述生物芯片装置的一侧，并能够相对于所述漏板移动；

取预涂物，放置于所述刮件处，移动所述刮件推动所述预涂物在所述漏板上移动，所述预涂物的移动轨迹经过每个所述漏孔，并经由所述漏孔进入孔单元中。

20.一种生物芯片装置预涂方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供如权利要求15所述的生物芯片装置；

提供印板，所述印板上设置有转印部位，在所述印板覆盖于所述生物芯片装置上的孔单元开口一侧时，所述印板与生物芯片装置的贴合部分位于所述转印部位内；

取预涂物，将所述预涂物均匀设置于所述转印部位上；

转印，将所述转印部位上设置有所述预涂物的所述印板覆盖于生物芯片装置上的孔单元开口一侧，并使所述预涂物从所述印板的所述转印部位转移至所述生物芯片装置的所述孔单元中，维持覆盖状态至所述孔单元内的所述预涂物达到预涂阈值。

21.一种成膜方法，其特征在于，包括：

提供如权利要求15所述的生物芯片装置；

将第一非极性介质布置于生物芯片装置内，于所述生物芯片装置的表面形成预涂膜层；

将第一极性介质流动穿过所述生物芯片装置内，至少取代部分所述第一非极性介质；

将第二非极性介质流动穿过所述生物芯片装置，至少取代部分所述第一极性介质，其中，所述第二非极性介质包含两亲性分子材料；

将第二极性介质流动穿过所述生物芯片装置，至少取代部分所述第二非极性介质，并在所述第一极性介质和所述第二极性介质之间的界面形成膜层，其中，所述膜层包含两亲性分子材料。

22.根据权利要求21所述的成膜方法，其特征在于，在将第二极性介质流动穿过所述生物芯片装置之前，还包括将空气流动穿过所述生物芯片装置，以至少取代部分所述第二非极性介质。

23.一种测序装置，其特征在于，所述测序装置包括如权利要求15所述的生物芯片装置和权利要求21所述的成膜方法制备的膜层。

Images