CN219038909U - 一种微流体的信号采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微流体的信号采集装置，包括：电连接的感测结构和信号处理结构；感测结构用于与微流体样品接触后产生第一电信号；信号处理结构用于根据第一电信号对微流体样品进行分析处理。本实用新型提供的技术方案，以解决现有的微流体信号采样板，不可重复利用且成本高的问题。

Description

一种微流体的信号采集装置

技术领域

本实用新型实施例涉及微流体信号采集技术领域，尤其涉及一种微流体的信号采集装置。

背景技术

目前在纳米孔测序领域广泛使用的微流体信号采样板，可用于对各种类型的分子进行检测，包括核酸分子的测序。然而现有的微流体信号采样板，不可重复利用，且成本高，造成了极大的资源浪费。

实用新型内容

本实用新型提供一种微流体的信号采集装置，以解决现有的微流体信号采样板，不可重复利用且成本高的问题。

本实用新型实施例提供了一种微流体的信号采集装置，包括：电连接的感测结构和信号处理结构；

所述感测结构用于与微流体样品接触后产生第一电信号；

所述信号处理结构用于根据所述第一电信号对所述微流体样品进行分析处理。

可选的，所述感测结构包括叠层设置连接电极层、至少一层绝缘层和感测电极层；

所述感测电极层包括至少一个感测电极，相邻所述感测电极之间绝缘间隔；

所述连接电极层包括至少一个连接电极，相邻所述连接电极之间绝缘间隔；

所述感测电极与所述连接电极一一对应电连接。

可选的，所述绝缘层包括至少一个第一通孔，所述第一通孔内填充金属导电材料；

沿所述感测结构的膜层厚度方向，所述感测电极、所述第一通孔与所述连接电极存在交叠。

可选的，所述感测结构包括位于所述感测电极层和所述连接电极层之间的导电层，所述导电层分别与所述感测电极层和所述连接电极层绝缘间隔；

所述导电层包括至少一个绝缘间隔的导电柱；

所述感测电极和所述连接电极分别通过过孔与所述导电柱电连接。

可选的，所述感测结构还包括位于所述感测电极层远离所述连接电极层一侧的复合膜层；

所述复合膜层包括至少一个凹槽，以裸露出部分所述感测电极；

所述复合膜层包括叠层设置的亲水层和疏水层。

可选的，所述感测结构还包括位于各个所述感测电极与所述复合膜层之间的粘附层；

所述粘附层的材料包括金属氮化物、氮化钛、氮化钽、氧化铝或氧化铪。

可选的，所述感测电极层的材料包括铂、金或银。

可选的，所述感测电极与所述微流体样品接触的一侧面经过粗糙化处理。

可选的，所述感测结构包括连接电极层，所述连接电极层包括至少一个连接电极；

所述信号处理结构包括至少一个检测电极；

所述检测电极与所述连接电极一一对应电连接。

可选的，所述检测电极与所述连接电极电连接的方式包括：排针连接或者焊接。

本实用新型实施例，通过设置感测结构和信号处理结构电连接，使得感测结构与微流体样品接触后产生第一电信号能够传输至信号处理结构，再由信号处理结构根据第一电信号对微流体样品进行分析处理，由此可知，感测结构和信号处理结构均为独立的结构，当感测结构被微流体样品污染后，不能再使用，但不影响信号处理结构的使用，即整个装置中的信号处理结构是能重复利用，节约成本，如此，本实施例提供的信号采集装置结构简单，利于集成化，且极大的避免了资源的浪费，节约成本。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本实用新型的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本实用新型的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本实用新型的权利要求范围之内。

图1为本实用新型实施例提供的一种微流体的信号采集装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种感测结构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种感测结构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的又一种感测结构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的又一种感测结构的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的又一种感测结构的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的另一种微流体的信号采集装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本实用新型实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本实用新型的技术方案，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例提供的一种微流体的信号采集装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括电连接的感测结构10和信号处理结构20；感测结构10用于与微流体样品接触后产生第一电信号；信号处理结构20用于根据第一电信号对微流体样品进行分析处理。

其中，微流体样品包括但不限于膜蛋白或者核酸分子等。

具体的，当微流体样品流过或与感测结构接触时，感测结构10可检测与微流体样品相关的电信号，即第一电信号，并传输至信号处理结构20，由信号处理结构根据第一电信号进行处理，例如构建核酸序列或者判断检测到的信号是否存在异常等，本实用新型实施例对此不做具体限制。可以理解的是，信号处理结构可以是采样处理电路、芯片或者控制器等。

需要说明的是，感测结构10和信号处理结构是独立分开设置的结构，仅需要电连接即可实现第一信号的信号传输，当感测结构10接触到微流体样品被污染后，需要丢掉，避免影响对其他微流体样品检测的准确性，如此，需要更换新的感测结构10，而信号处理结构没有被污染，是不需要更换的，可重复使用，从而节约达到节约成本的目的。

本实用新型实施例中，通过设置感测结构和信号处理结构电连接，使得感测结构与微流体样品接触后产生第一电信号能够传输至信号处理结构，再由信号处理结构根据第一电信号对微流体样品进行分析处理，由此可知，感测结构和信号处理结构均为独立的结构，当感测结构被微流体样品污染后，不能再使用，但不影响信号处理结构的使用，即整个装置中的信号处理结构是能重复利用，节约成本，如此，本实施例提供的信号采集装置结构简单，利于集成化，且极大的避免了资源的浪费，节约成本。

可选的，图2为本实用新型实施例提供的一种感测结构的结构示意图，如图2所示，感测结构10包括叠层设置连接电极层110、至少一层绝缘层120和感测电极层130；感测电极层130包括至少一个感测电极131，相邻感测电极131之间绝缘间隔；连接电极层110包括至少一个连接电极111，相邻连接电极111之间绝缘间隔；感测电极131与连接电极111一一对应电连接。

其中，连接电极层110的材料可以是铝、金、镍或者多层复合金属层，本实用新型实施例对此不做具体限定，以能够与信号处理结构20进行不同形式的电连接方式，提供更好的电性接触和更高的可靠性。

层绝缘层120可以是钠钾玻璃、石英玻璃或者其他组分的玻璃材料，或者陶瓷材料、高阻硅片等。本实用新型实施例对此不做具体限定，可根据实际需求设置。

可选的，感测电极层130的材料包括铂、金或银，但不限于此。

可以理解的是，现有的微流体采样板电路通常感测电极层与信号处理电路集成在同一电路板上，且同层设置，使得感测电极集成密度大大减小，且无法分离抛弃，降低检测效率的同时，还浪费资源。

然而，通过设置感测结构10的感测电极层130只包括感测电极131，可大大提高感测电极131的集成密度，从而提高检测效率。

在一可选的实施例中，继续参考图2所示，绝缘层120包括至少一个第一通孔121，第一通孔121内填充金属导电材料；沿感测结构10的膜层厚度方向Z，感测电极131、第一通孔121与连接电极111存在交叠。

其中，第一通孔121的大小可根据实际需求设置，例如，第一通孔在X方向上的宽度为x，在Z方向上的高度为h，h/x的值可为1～10的任意值，既能保证感测电极131的集成密度，又能保证第一通孔121内填充的金属导电材料具有良好的导电性。

此外，金属导电材料可以是铜、锡或者锡银等，本实用新型实施例对此不做具体限定，可根据实际需求设置。

在另一可选的实施例中，图3为本实用新型实施例提供的另一种感测结构的结构示意图，如图3所示，感测结构10包括位于感测电极层130和连接电极层110之间的导电层140，导电层140分别与感测电极层130和连接电极层110绝缘间隔；导电层140包括至少一个绝缘间隔的导电柱141；感测电极131和连接电极111分别通过过孔与导电柱141电连接。

具体的，导电层140的相邻导电柱141之间通过打通填充绝缘物质隔离开，其中，导电层140的材料包括但不限于低阻型硅等。可以理解的是，通常对导电层进行刻蚀、填充等工艺形成导电柱141，本实用新型对导电柱141的具体大小不做限定，例如50～150um。

需要说明的是，图2和图3仅为示例性的示出，但不限于此。在没有特殊说明的情况下，以下实施例均以图2所示结构为例进行说明。

可选的，图4为本实用新型实施例提供的又一种感测结构的结构示意图，如图4所示，感测结构10还包括位于感测电极层130远离连接电极层110一侧的复合膜层150；复合膜层150包括至少一个凹槽153，以裸露出部分所述感测电极131；复合膜层150包括叠层设置的亲水层151和疏水层152。

可以理解的是，亲水层151通常需要与水有足够的亲和力，保证流体更好的浸润性，从而使感测电极131和微流体样品之间形成良好的电通路，而疏水层152需要与脂类有足够的亲和力，从而保证吸附的脂类薄膜能够很好的粘附在疏水层152上，这就使得复合膜层150需要保证亲水层151和疏水层152具有较好的结合力。如此，本实施例提供的复合膜层150主要通过对同一种本体树脂材料、聚酰亚胺材料或者其他聚合物材料等进行两个不同方向的改性处理来避免出现结构强度的问题，这一改性将改变材料和水以及脂类的结合力，但由于本体树脂的一致性，所以二者之间可以相互融合，形成稳定的结合力。

在其他实施例中，使用改性聚合物材料，可以使用含氟类聚合物改性，使其具备更好的疏水性和更好的脂类粘附性，或者是使用羟基类聚合物改性，使其具备较好的亲水性，从而形成不同的表面性质的材料。该改性还可以借由对应的纳米材料添加来实现，例如氧化物微球实现亲水性和氟化物微球实现亲脂性。本实用新型实施例对此不做具体限定，可根据实际需求设置。

可选的，图5为本实用新型实施例提供的又一种感测结构的结构示意图，如图5所示，感测结构10还包括位于各个感测电极131与复合膜层150之间的粘附层160；粘附层160的材料包括金属氮化物、氮化钛、氮化钽、氧化铝或氧化铪。

具体的，在各个感测电极131与复合膜层150之间设置粘附层160，可以增加感测电极131与复合膜层150之间的粘附强度，表面复合膜层150脱落。

在其他实施例中，粘附层160还可以是有机涂层，例如全氟癸三氯硅烷、聚二甲基硅氧烷或者六甲基二硅胺等。

可选的，图6为本实用新型实施例提供的又一种感测结构的结构示意图，如图6所示，感测电极131与微流体样品接触的一侧面经过粗糙化处理。

具体的，通过对感测电极131与微流体样品接触的一侧面进行粗糙化处理，可以增大微流体样品与感测电极131的接触面积，从而利于提供检测准确性。

可选的，图7为本实用新型实施例提供的另一种微流体的信号采集装置的结构示意图，如图7所示，感测结构10包括连接电极层110，连接电极层110包括至少一个连接电极111；信号处理结构20包括至少一个检测电极201；检测电极201与连接电极111一一对应电连接。

具体的，图7仅示例性的示出检测电极201与连接电极111电连接的示意图，本实用新型实施例对两者之间的具体电连接方式不做限定。可选的，检测电极201与连接电极111电连接的方式包括排针连接或者焊接。在其他实施例中，还可以采用植球工艺进行电连接封装。一旦当感测结构10被污染后，可以断开其与信号处理结构20的连接，使得信号处理结构20被重复利用，避免浪费，节约成本。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种微流体的信号采集装置，其特征在于，包括：电连接的感测结构和信号处理结构；

所述感测结构用于与微流体样品接触后产生第一电信号；

所述信号处理结构用于根据所述第一电信号对所述微流体样品进行分析处理。

2.根据权利要求1所述的微流体的信号采集装置，其特征在于，所述感测结构包括叠层设置连接电极层、至少一层绝缘层和感测电极层；

所述感测电极层包括至少一个感测电极，相邻所述感测电极之间绝缘间隔；

所述连接电极层包括至少一个连接电极，相邻所述连接电极之间绝缘间隔；

所述感测电极与所述连接电极一一对应电连接。

3.根据权利要求2所述的微流体的信号采集装置，其特征在于，所述绝缘层包括至少一个第一通孔，所述第一通孔内填充金属导电材料；

沿所述感测结构的膜层厚度方向，所述感测电极、所述第一通孔与所述连接电极存在交叠。

4.根据权利要求2所述的微流体的信号采集装置，其特征在于，所述感测结构包括位于所述感测电极层和所述连接电极层之间的导电层，所述导电层分别与所述感测电极层和所述连接电极层绝缘间隔；

所述导电层包括至少一个绝缘间隔的导电柱；

所述感测电极和所述连接电极分别通过过孔与所述导电柱电连接。

5.根据权利要求2所述的微流体的信号采集装置，其特征在于，所述感测结构还包括位于所述感测电极层远离所述连接电极层一侧的复合膜层；

所述复合膜层包括至少一个凹槽，以裸露出部分所述感测电极；

所述复合膜层包括叠层设置的亲水层和疏水层。

6.根据权利要求5所述的微流体的信号采集装置，其特征在于，所述感测结构还包括位于各个所述感测电极与所述复合膜层之间的粘附层；

所述粘附层的材料包括金属氮化物、氮化钛、氮化钽、氧化铝或氧化铪。

7.根据权利要求2所述的微流体的信号采集装置，其特征在于，所述感测电极层的材料包括铂、金或银。

8.根据权利要求2所述的微流体的信号采集装置，其特征在于，所述感测电极与所述微流体样品接触的一侧面经过粗糙化处理。

9.根据权利要求1所述的微流体的信号采集装置，其特征在于，所述感测结构包括连接电极层，所述连接电极层包括至少一个连接电极；

所述信号处理结构包括至少一个检测电极；

所述检测电极与所述连接电极一一对应电连接。

10.根据权利要求9所述的微流体的信号采集装置，其特征在于，所述检测电极与所述连接电极电连接的方式包括：排针连接或者焊接。

Images