WO2021159914A1 - 检测芯片及检测系统 - Google Patents

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李婧
胡涛
胡立教
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申晓贺
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Abstract

一种检测芯片(10,20,31,41)及检测系统(30,40)，检测芯片(10,20,31,41)包括：衬底基板(110,210)、流道限定层和至少一个驱动电极组(130,230)。至少一个驱动电极组(130,230)位于衬底基板(110,210)上，流道限定层位于至少一个驱动电极组(130,230)远离衬底基板(110,210)的一侧；流道限定层包括流道结构(121)，流道结构(121)被配置为安装液体；至少一个驱动电极组(130,230)中的每组包括多个驱动电极，多个驱动电极被配置为与液体接触且驱动液体在流道结构(121)内移动。检测芯片(10,20,31,41)可以通过驱动电极主动控制液体在流道结构(121)内的移动过程，有助于实现液体的定量检测，从而提升利用检测芯片(10,20,31,41)获取的检测结果的准确性和精确性。

Description

检测芯片及检测系统
本申请要求于2020年2月11日递交的中国专利申请第202010086487.5号的优先权，该中国专利申请的全文以引入的方式并入以作为本申请的一部分。
技术领域
本公开的实施例涉及一种检测芯片及检测系统。
背景技术
微流控芯片技术把生物、化学和医学等领域中所涉及的样品反应、检测等基本操作单元集成到一块具有微米尺度微通道的芯片上，自动完成反应和检测分析的全过程。该过程所使用的芯片叫做微流控芯片，也可称为芯片实验室(Lab-on-a-chip)。微流控芯片技术具有样品用量少，分析速度快，便于制成便携式仪器，适用于即时、现场分析等优点，已广泛应用于生物、化学和医学等诸多领域。
发明内容
本公开至少一个实施例提供一种检测芯片，包括：衬底基板、流道限定层和至少一个驱动电极组；其中，所述至少一个驱动电极组位于所述衬底基板上，所述流道限定层位于所述至少一个驱动电极组远离所述衬底基板的一侧；所述流道限定层包括流道结构，所述流道结构被配置为安装液体；所述至少一个驱动电极组中的每组包括多个驱动电极，所述多个驱动电极被配置为与所述液体接触且驱动所述液体在所述流道结构内移动。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测芯片中，所述至少一个驱动电极组中的每组的多个驱动电极包括第一电极和第二电极；所述第一电极和所述第二电极形成叉指状电极结构，以传输交流电信号。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测芯片中，所述第一电极包括多个第一梳状齿，所述第二电极包括多个第二梳状齿，所述多个第一梳状齿 与所述多个第二梳状齿沿所述流道结构的延伸方向交替排布。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测芯片中，在所述流道结构的延伸方向上，所述第一梳状齿的宽度不同于所述第二梳状齿的宽度，以使所述第一电极和所述第二电极形成非对称叉指状电极结构。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测芯片中，在所述流道结构的延伸方向上，所述第一梳状齿的宽度小于所述第二梳状齿的宽度，相邻的所述第一梳状齿之间的距离大于相邻的所述第二梳状齿之间的距离。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测芯片中，在所述流道结构的延伸方向上，所述第一梳状齿的宽度为2μm～20μm，所述第二梳状齿的宽度为10μm～100μm。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测芯片中，所述第一电极和所述第二电极的材料包括惰性金属材料。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测芯片中，所述流道结构在所述衬底基板上的正投影在第一方向上位于所述多个驱动电极在所述衬底基板上的正投影内，所述第一方向与所述流道结构的延伸方向垂直。
例如，本公开至少一个实施例提供的检测芯片还包括：依次设置的混合区、缓冲区和检测区；其中，所述流道限定层至少位于所述混合区、所述缓冲区和所述检测区，所述至少一个驱动电极组被配置为驱动所述液体依次通过所述混合区、所述缓冲区和所述检测区。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测芯片中，所述至少一个驱动电极组包括第一驱动电极组、第二驱动电极组和第三驱动电极组；所述第一驱动电极组位于所述混合区内，所述第一驱动电极组的多个驱动电极被配置为驱动所述液体在所述混合区内移动；所述第二驱动电极组位于所述缓冲区内，所述第二驱动电极组的多个驱动电极被配置为驱动所述液体在所述缓冲区内移动；所述第三驱动电极组位于所述检测区内，所述第三驱动电极组的多个驱动电极被配置为驱动所述液体在所述检测区内移动。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测芯片中，所述流道结构包括依次连通的第一流道部分、第二流道部分和第三流道部分；所述第一流道部分位于所述混合区内，且被配置为允许所述液体与位于所述第一流道部分内的反应试剂混合，所述第二流道部分位于所述缓冲区内，所述第三流道部分 位于所述检测区内，且被配置为允许对所述第三流道部分内的至少一个检测点处的所述液体进行光学检测。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测芯片中，所述第一流道部分在平行于所述衬底基板的平面上的截面形状为菱形。
例如，本公开至少一个实施例提供的检测芯片还包括检测试剂，其中，所述检测试剂设置在所述至少一个检测点处。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测芯片中，所述流道限定层还包括加样口，所述加样口位于所述混合区、所述缓冲区和所述检测区之外，且与位于所述混合区的所述第一流道部分连通。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测芯片中，所述流道限定层还包括储液部，所述储液部位于所述混合区、所述缓冲区和所述检测区之外，且与位于所述检测区的所述第三流道部分连通。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测芯片中，所述第一流道部分、所述第二流道部分、所述第三流道部分形成液体移动通道，所述液体移动通道使所述液体沿直线状的移动路径进行移动。
例如，本公开至少一个实施例提供的检测芯片还包括盖板，其中，所述盖板位于所述流道限定层远离所述至少一个驱动电极组的一侧。
本公开至少一个实施例还提供一种检测系统，包括本公开任一实施例所述的检测芯片。
例如，本公开至少一个实施例提供的检测系统还包括控制装置以及芯片安装结构，其中，所述芯片安装结构包括信号施加电极，所述芯片安装结构配置为安装所述检测芯片，并且当所述检测芯片安装在所述芯片安装结构上时，使所述信号施加电极与所述至少一个驱动电极组中的每组的多个驱动电极电连接；所述控制装置被配置为通过所述信号施加电极对所述至少一个驱动电极组中的每组的多个驱动电极施加电信号，以驱动所述液体移动并调节所述液体的移动速率。
例如，在本公开至少一个实施例提供的检测系统中，所述电信号包括交流电信号。
例如，本公开至少一个实施例提供的检测系统还包括光学检测装置，其中，所述光学检测装置被配置为对安装在所述芯片安装结构上的所述检测芯 片的检测区中的至少一个检测点处的所述液体进行光学检测。
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为本公开一实施例提供的一种检测芯片的平面示意图；
图2为本公开一实施例提供的一种检测芯片的部分截面结构的示意图；
图3为本公开一实施例提供的一种检测芯片的驱动电极组的部分平面结构示意图；
图4为本公开一实施例提供的另一种检测芯片的局部截面结构示意图；
图5为本公开一实施例提供的一种检测系统的示意框图；
图6为本公开一实施例提供的一种检测系统的结构示意图；以及
图7为本公开一实施例提供的另一种检测系统的示意框图。
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，下面将结合本公开实施例的附图，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。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“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，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“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。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位 置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在利用微流控芯片对样品进行检测分析时，由于微流控芯片通常被设计为被动层析式芯片，样品在微流控芯片内的移动往往需要依靠样品自身的流动性实现，因此液体在微流控芯片内的移动过程难以被主动控制。而且，不同的样品的流动性之间往往存在差异且具有不稳定性，因此在利用被动层析式微流控芯片对样品进行检测时，由于难以准确控制样品在芯片内的移动过程，例如难以准确控制样品在不同区域内的流体体积或流动速率，被动层析式微流控芯片难以实现对样品的定量检测。这样，不仅会使获取的检测结果的准确性和精确性降低，还会对检测过程的重复性以及灵敏性带来严重的不良影响，由此导致被动层析式微流控芯片难以被广泛地应用于不同的检测场景中。
此外，由于样品在被动层析式微流控芯片内的移动需要通过自身的流动性实现，因此在利用被动层析式微流控芯片对流动速率较慢的样品进行检测分析时，所需的检测时间往往较长，样品失效的可能性较大，因而难以对样品进行及时有效的检测，导致检测结果的准确度降低。
本公开至少一个实施例提供一种检测芯片，该检测芯片包括：衬底基板、流道限定层和至少一个驱动电极组。至少一个驱动电极组位于衬底基板上，流道限定层位于至少一个驱动电极组远离衬底基板的一侧；流道限定层包括流道结构，流道结构被配置为安装液体；至少一个驱动电极组中的每组包括多个驱动电极，多个驱动电极被配置为与液体接触且驱动液体在流道结构内移动。
在本公开上述至少一个实施例提供的检测芯片中，驱动电极与液体(即被检测样品)接触以驱动液体在流道结构内移动，由此可以通过驱动电极主动控制液体在流道结构内的流动过程，例如可以准确控制液体在不同区域内的流体体积或流动速率，从而准确控制液体在各个区域之间定时及定量地移动。因此，在不增加检测芯片的体积以及制备成本的前提下，本公开实施例提供的检测芯片不仅可以显著缩短检测时间，降低检测成本，还有助于实现液体的定量检测，从而提升利用检测芯片获取的检测结果的准确性和精确性，提升检测过程的重复性及灵敏性，以使本公开实施例提供的检测芯片能够被 广泛地应用于不同的检测场景中。
下面，将参考附图详细地说明本公开的实施例。应当注意的是，不同的附图中相同的附图标记将用于指代已描述的相同的元件。
图1为本公开一实施例提供的一种检测芯片的平面示意图，图2为本公开一实施例提供的一种检测芯片的部分截面结构的示意图。
例如，如图1和图2所示，该检测芯片10包括衬底基板110、流道限定层和多个驱动电极组130。驱动电极组130位于衬底基板110上，流道限定层位于驱动电极组130远离衬底基板110的一侧。流道限定层包括流道结构121，流道结构121被配置为安装液体。例如，流道结构121为流道限定层中的镂空部分或凹陷部分。多个驱动电极组130中的每组包括多个驱动电极，多个驱动电极被配置为与液体接触且驱动液体在流道结构121内移动。
例如，如图1和图2所示，检测芯片10还包括依次设置的混合区101、缓冲区102和检测区103。流道限定层至少位于混合区101、缓冲区102和检测区103，多个驱动电极组130被配置为驱动液体依次通过混合区101、缓冲区102和检测区103。
例如，多个驱动电极组130包括第一驱动电极组131、第二驱动电极组132和第三驱动电极组133。第一驱动电极组131位于混合区101内，第一驱动电极组131的多个驱动电极被配置为驱动液体在混合区101内移动。第二驱动电极132组位于缓冲区102内，第二驱动电极组132的多个驱动电极被配置为驱动液体在缓冲区102内移动。第三驱动电极组133位于检测区103内，第三驱动电极组133的多个驱动电极被配置为驱动液体在检测区103内移动。
由此，检测芯片10可以通过第一驱动电极组131、第二驱动电极组132和第三驱动电极组133中的驱动电极实现对流道结构121内的液体的流动过程的主动控制，例如可以分别准确地控制液体在混合区101、缓冲区102和检测区103内的流体体积或流动速率，从而准确控制液体在混合区101、缓冲区102和检测区103之间定时及定量地移动。
需要说明的是，图1所示的检测芯片10包括混合区101、缓冲区102和检测区103，而在本公开的其他一些实施例中，检测芯片还可以包括更多或更少的功能区域，并且检测芯片的功能区域也并不仅限于上述类型，也即检 测芯片的功能区域还可以采用其他不同的划分方式，本公开实施例对此不作限制。
需要说明的是，在本公开实施例提供的检测芯片10中，在混合区101、缓冲区102和检测区103中分别对应设置有第一驱动电极组131、第二驱动电极组132和第三驱动电极组133；而在本公开的其他一些实施例中，也可以仅在混合区101、缓冲区102和检测区103中的一个或两个中对应设置驱动电极组。或者，在本公开的其他一些实施例中，根据实际不同需求(例如根据检测芯片包括的不同功能区域)，检测芯片还可以包括1个、2个、4个或更多个驱动电极组以驱动液体在流道结构内移动，本公开实施例对检测芯片包括的驱动电极组的具体数量不作限制。
例如，如图1和图2所示，第一驱动电极组131、第二驱动电极组132和第三驱动电极组133中的每组的多个驱动电极包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极形成叉指状电极结构，以传输交流电信号。例如，第一电极和第二电极远离衬底基板110的一侧表面未被其他膜层覆盖，也即暴露在流道结构121中，当流道结构121中存在液体时，第一电极和第二电极可以与液体直接接触。由此，可以通过第一电极和第二电极之间形成的交变电场产生电水动力效应，以驱动与第一电极和第二电极相接触的液体在流道结构121内流动，进而实现对流道结构121内液体流动的主动控制以及精确控制，从而有助于实现液体的定量检测。
例如，在每组驱动电极组中的第一电极和第二电极被施加交流电信号时，第一电极和第二电极之间形成交变电场，并且由于第一电极和第二电极与流道结构内的液体直接接触，在第一电极和第二电极的作用下，流道结构内的液体产生电水动力效应，进而利用电水动力效应驱动液体在流道结构内移动，实现对液体的流动过程的主动控制。电水动力效应包括交流电渗效应和交流电热效应。交流电渗效应作用于液体中位于电极表面的离子和可被极化的粒子，并通过粒子的运动来带动液体移动。交流电热效应则是利用导电液体产生焦耳热效应，使液体的电属性发生变化，进而在非匀强电场的作用下，使液体中产生净电荷，并引发电场作用力以带动液体移动。例如，在本公开实施例提供的检测芯片10中，在被检测的液体的电导率较高时，交流电热效应对液体的驱动起主导作用；在被检测的液体的电导率较低时，交流电渗效应 对液体的驱动起主导作用。
例如，在本公开实施例提供的检测芯片10中，第一驱动电极组131、第二驱动电极组132和第三驱动电极组133中的每组的多个驱动电极的设置方式彼此相同；而在本公开的其他一些实施例中，多个驱动电极组中的每组的多个驱动电极的设置方式也可以彼此不同，本公开实施例对此不作限制。本公开实施例以第一驱动电极组131、第二驱动电极组132和第三驱动电极组133中的每组的多个驱动电极均采用相同的设置方式为例进行说明，但这并不构成对本公开实施例的限制。
下面，本公开实施例以第一驱动电极组131中的多个驱动电极为例，对驱动电极组中的驱动电极的设置方式进行说明。
图3为本公开一实施例提供的一种检测芯片的驱动电极组的部分平面结构示意图，例如为图1所示的检测芯片10的第一驱动电极组131的平面结构示意图。
例如，结合图1-3所示，第一驱动电极组131包括第一电极141和第二电极142，第一电极141和第二电极142形成叉指状电极结构，以传输交流电信号。由此，在第一电极141和第二电极142被施加一定频率和幅值的交流电信号时，第一电极141和第二电极142之间形成交变电场，进而产生电水动力效应以驱动流道结构121内的液体移动。
例如，第一电极141包括多个第一梳状齿143，第二电极142包括多个第二梳状齿144。多个第一梳状齿143与多个第二梳状齿144沿流道结构121的延伸方向R2交替排布，进而使相邻的第一梳状齿143和第二梳状齿144之间能够传输交流电信号。
例如，在流道结构121的延伸方向R2上，第一梳状齿143的宽度D1不同于第二梳状齿144的宽度D2，以使第一电极141和第二电极142形成非对称叉指状电极结构，进而提升相邻的第一梳状齿143和第二梳状齿144之间形成的交变电场的作用效果，有助于产生电水动力效应现象。
例如，在流道结构121的延伸方向R2上，第一梳状齿143的宽度D1小于第二梳状齿144的宽度D2，相邻的第一梳状齿143之间的距离大于相邻的第二梳状齿144之间的距离。
例如，在流道结构的延伸方向R2上，第一梳状齿143的宽度D1可以设 置为2μm～20μm，第二梳状齿144的宽度D2可以设置为10μm～100μm。
例如，第二梳状齿144的宽度D2可以设置为第一梳状齿143的宽度D1的5倍左右，且相邻的第一梳状齿143和第二梳状齿144之间的距离可以等于第一梳状齿143的宽度D1或第二梳状齿144的宽度D2。
例如，第一电极141和第二电极142的材料包括惰性金属材料。例如，第一电极141和第二电极142的材料可以为金、铂等稳定性金属材料等，从而减弱或避免第一电极141和第二电极142与液体之间发生反应(例如被液体腐蚀)，进一步提升获取的检测结果的准确性和精确性。
例如，在其他一些实施例中，也可以采用任意的非惰性金属材料(例如镁、铝、铁、锡等)制备第一电极141和第二电极142，在该情形下，例如可以采用电镀或沉积等方式在第一电极141和第二电极142的表面形成惰性金属保护层。
例如，第一电极141和第二电极142在垂直于所述衬底基板110的方向上的高度可以设置为50nm～200nm，由此可便于将第一电极141和第二电极142直接制备在衬底基板110上。
例如，衬底基板110可以采用玻璃或硅等材料，第一电极141和第二电极142可以通过半导体微加工工艺直接形成在衬底基板110的表面，进而使形成的第一电极141和第二电极142的高度可以基本保持一致，从而形成平整、均匀且稳定的电极膜层。
需要说明的是，第二驱动电极组132和第三驱动电极组133中的多个驱动电极的设置方式及效果可以参考上述关于第一驱动电极组131中的第一电极141和第二电极142的描述，在此不再赘述。
例如，如图1所示，流道结构121在衬底基板110上的正投影在第一方向R1上位于多个驱动电极在衬底基板110上的正投影内，第一方向R1与流道结构121的延伸方向R2垂直，由此，流道结构121内任意位置处的液体均可以与驱动电极直接接触，从而可以进一步提升多个驱动电极对流道结构121内的液体的驱动效果，进而实现对流道结构121内的液体移动的有效控制。
例如，以第一驱动电极组131为例，在混合区101内，流道结构121在衬底基板110上的正投影在第一方向R1上位于第一电极141和第二电极142 在衬底基板110上的正投影内，由此，混合区101内任意位置处的液体均可以与第一电极141和第二电极142直接接触，从而可以提升第一电极141和第二电极142对混合区101内的液体的驱动效果，实现对流经混合区101的液体的有效控制。
例如，如图1所示，流道结构121包括依次连通的第一流道部分151、第二流道部分152和第三流道部分153。第一流道部分151位于混合区101内，且被配置为允许液体与位于第一流道部分151内的反应试剂混合；第二流道部分152位于缓冲区102内；第三流道部分153位于检测区103内，且被配置为允许对第三流道部分153内的至少一个检测点(例如第一检测点DP1、第二检测点DP2和第三检测点DP3)处的液体进行光学检测。
例如，第一流道部分151在平行于衬底基板110的平面上的截面形状为菱形，由此可以增加第一流道部分151的面积，使液体可以与第一流道部分151内的反应试剂充分混合并发生反应，进而提升获取的检测结果的准确性和精确性。
例如，第一流道部分151内预埋有反应试剂，该反应试剂可以为标记抗体。例如，被注入流道结构121的液体可以为待检测样品溶液，该待检测样品溶液中含有人或动物的乳液、体液、血液等。例如，可以通过调节施加至第一驱动电极组131的驱动电极(例如第一电极141和第二电极142)的电信号促进液体与标记抗体结合，进而提高液体与标记抗体的结合数量，使后续过程中对液体的指标或项目数据的检测更加准确和精确。例如，还可以通过调节施加至第一驱动电极组131的驱动电极的电信号使液体在第一流道部分151内往复移动，从而提高液体与标记抗体的结合率。
例如，第一流道部分151的菱形形状的边长可以设置为1mm～10mm，第一流道部分151的深度(也即，在垂直于衬底基板110的方向上的高度)可以设置为0.02mm～1mm。
例如，在混合区101内，第一流道部分151在流道结构121的延伸方向R2上的两侧分别通过连接部分与第二流道部分152和加样口122(后文中具体说明)相接，该连接部分的尺寸设计可以与第二流道部分152相同。例如，该连接部分的宽度(即在第一方向R1上的尺寸)可以设置为1mm～10mm，长度(即在流道结构121的延伸方向R2上的尺寸)可以设置为1mm～2mm。 例如，第一流道部分151分别与第二流道部分152和加样口122连通，液体可以从加样口122进入第一流道部分151，然后再移动至第二流道部分152。
需要说明的是，在本公开的实施例中，第一流道部分151的具体尺寸以及相应连接部分的具体尺寸可以根据所需被检测的液体的样本量决定，本公开实施例对第一流道部分151的具体尺寸不作限制。
需要说明的是，在本公开的其他一些实施例中，根据检测芯片10的实际不同结构，第一流道部分151还可以被设置为圆形、正方形、椭圆形、六边形、梯形等其他规则形状或不规则形状等，本公开实施例对此不作限制。
例如，第二流道部分152可以在液体进入第三流道部分153之前对液体起到缓冲作用，进而保证进入第三流道部分153的液体的稳定性，进一步提升后续获取的检测结果的准确性和精确性。
例如，第二流道部分152的宽度(即在第一方向R1上的尺寸)可以设置为1mm～10mm，长度(即在流道结构121的延伸方向R2上的尺寸)可以设置为10mm～20mm，深度可以设置为0.02mm～1mm。
需要说明的是，第二流道部分152的具体形状及尺寸可以根据检测芯片10的实际不同结构以及所需被检测的液体的样本量决定，本公开实施例对此不作限制。
例如，检测芯片10还包括检测试剂，检测试剂设置在第三流道部分153内的第一检测点DP1、第二检测点DP2和第三检测点DP3处。在液体流经第一检测点DP1、第二检测点DP2和第三检测点DP3时，液体与检测试剂发生反应，进而通过对第一检测点DP1、第二检测点DP2和第三检测点DP3进行光学检测便可获取液体的某一指标或某一项目数据。
例如，在对第一检测点DP1、第二检测点DP2和第三检测点DP3进行光学检测时，可以采用生物检测领域常用的检测方法，例如颜色变化检测、吸光度检测、荧光强度检测、化学发光强度检测等方法，本公开实施例对此不作限制。
例如，在本公开实施例提供的检测芯片10中，第一检测点DP1、第二检测点DP2和第三检测点DP3处可以分别预埋有不同的检测试剂，进而可以分别对液体的不同指标或项目数据进行检测，缩短液体的检测周期，实现液体多指标、多项目数据的及时检测和同时检测。
例如，预埋在第一检测点DP1、第二检测点DP2和第三检测点DP3处的检测试剂可以为捕获抗体，例如可以通过调节施加至第三驱动电极组133的驱动电极的电信号促进液体与捕获抗体结合，进而提高液体与捕获抗体的结合数量，提升获取的检测结果的准确性和精确性。
需要说明的是，本公开实施例对相邻检测点之间的间距及具体尺寸等不作限制，例如第一检测点DP1、第二检测点DP2和第三检测点DP3之间的间距可以根据实施光学检测的光学检测仪器的要求而进行设置，例如相邻检测点之间的间距可以设置为0.1mm～5mm，本公开实施例对此不作限制。
例如，在本公开实施例提供的检测芯片10中，第三流道部分153内设置有三个检测点：第一检测点DP1、第二检测点DP2和第三检测点DP3，而在本公开的其他一些实施例中，第三流道部分内的检测点的数量也可以根据实际不同需求而进行设置，例如可以根据所需检测的液体的指标或项目数据的数量等进行设置，本公开的实施例对此不作限制。
例如，第三流道部分153的宽度(即在第一方向R1上的尺寸)可以设置为1mm～10mm，长度(即在流道结构121的延伸方向R2上的尺寸)可以设置为10mm～40mm，深度可以设置为0.02mm～1mm。
需要说明的是，第三流道部分153的具体形状及尺寸可以根据检测芯片10的实际不同结构以及所需被检测的液体的样本量决定，本公开实施例对此不作限制。
例如，如图1所示，流道限定层还包括加样口122，加样口122位于混合区101、缓冲区102和检测区103之外，且与位于混合区101的第一流道部分151连通。例如，加样口122可以通过相应的连接部分与第一流道部分151连通。
例如，加样口122可以为如图1所示的圆形，例如该圆形的直径可以设置为1mm～10mm。或者，在本公开的其他一些实施例中，加样口122也可以被设置为其他不同的形状或尺寸，本公开实施例对此不作限制。
例如，加样口122可以用于加入被检测的液体，例如本公开实施例中的液体可以为母乳、体液、血液等被检测样品。
例如，如图1所示，流道限定层还包括储液部123，储液部123位于混合区101、缓冲区102和检测区103之外，且与位于检测区103的第三流道 部分153连通。
例如，储液部123可以为如图1所示的方形，例如方形的边长可以设置为5mm～20mm。或者，在本公开的其他一些实施例中，储液部123也可以被设置为其他不同的形状或尺寸，只要保证储液部可以容纳足够的废液量(即多余的液体)即可，本公开实施例对此不作限制。
例如，第一流道部分151、第二流道部分152、第三流道部分153形成液体移动通道，液体移动通道使液体可以沿直线状的移动路径进行移动，进而有助于驱动电极更加准确、精确地控制液体在流道结构121内的移动。
例如，在本公开实施例中，检测芯片10的流道限定层的材料可以为聚合物塑料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)或聚碳酸酯(PC)等，或者也可以采用具有生物兼容性好、通光性好、光洁度高、平面度高等性质的其他生物芯片材料，本公开实施例对此不作限制。
例如，流道结构121可以通过注塑工艺一体形成，从而降低检测芯片10的制备成本，降低不同批次的检测芯片10之间的差异。例如，还可以通过刻蚀等方式在流道限定层中加工出流道结构121，本公开实施例对此不作限制。
例如，衬底基板110可以采用玻璃或硅等材料，多个驱动电极可以通过半导体微加工工艺直接形成在衬底基板110的表面。
例如，衬底基板110与流道限定层之间可以通过例如光敏胶(UV胶)固化的方式贴合在一起，以防止流道结构121内的液体漏出。
例如，本公开实施例提供的检测芯片10的形状被设计为矩形，检测芯片10的整体尺寸例如可以为100mm*30mm左右，而在本公开的其他一些实施例中，检测芯片的尺寸也可以根据实际不同检测需求(例如被检测的液体量)而进行调整，并且检测芯片也可以被设计为其他不同的形状，例如圆形、正六边形等其他规则形状或不规则形状等，本公开实施例对此不作限制。
图4为本公开一实施例提供的另一种检测芯片的局部截面结构示意图。需要说明的是，图4所示的检测芯片20除盖板240外的其他结构均与图1所示的检测芯片10中的基本相同或相似，在此不再赘述。
例如，检测芯片20还包括盖板240，盖板240位于流道限定层远离驱动电极组230(例如包括第一驱动电极组231、第二驱动电极组232和第三驱动电极组233)的一侧，由此可以通过盖板240和衬底基板210对流道结构内 的液体进行密封，进而减少或避免外界环境对流道结构内的液体可能产生的不良影响，进一步提升检测结果的准确性和精确性。
例如，可以通过光敏胶(UV胶)固化的方式使盖板240与流道限定层贴合在一起。例如，流道结构为流道限定层中的镂空部分，因此，盖板240与衬底基板210之间的流道结构形成为封闭的空腔，从而防止液体泄露。例如，盖板240可以采用玻璃或硅等材料，盖板240的材料可以与衬底基板110的材料相同或不同。
下面以图1所示的检测芯片10为例，对通过驱动电极驱动流道结构121内的液体移动的方法进行说明。
例如，待检测的液体在过滤后经由加样口122进入流道结构121内。在液体通过加样口122注入后，第一驱动电极组131的驱动电极(例如第一电极141和第二电极142)被施加电信号，以使第一驱动电极组131的驱动电极之间形成交变电场以传输交流电信号，从而利用产生的电水动力效应驱动液体在第一流道部分151内移动，也即促进液体在混合区101内移动。
例如，在液体进入混合区101后，可以调节向第一驱动电极组131的驱动电极施加的电信号的大小，以促进液体与第一流道部分151内的反应试剂混合并发生反应，进而使液体可以与反应试剂充分结合，提升后续过程中对液体的指标或项目数据的检测的准确性和精确性。
例如，向第一驱动电极组131的驱动电极施加的电信号的幅值的范围可以为1V-10V，频率可以为1Hz-100k Hz。需要说明的是，施加的电信号的幅值及频率的具体数值可以根据液体的性质以及驱动电极的材料而确定，本公开的实施例对此不作限制。
例如，在液体在混合区101停留一段时间并与第一流道部分151内的反应试剂充分结合后，第二驱动电极组132的驱动电极被施加电信号，以使第二驱动电极组132的驱动电极之间形成交变电场以传输交流电信号，从而利用产生的电水动力效应驱动液体在第二流道部分152内移动，也即促进液体在缓冲区102内移动。
例如，在液体在缓冲区102停留一段时间并达到稳定状态后，第三驱动电极组133的驱动电极被施加电信号，以使第三驱动电极组133的驱动电极之间形成交变电场以传输交流电信号，从而利用产生的电水动力效应驱动液 体在第三流道部分153内移动，也即促进液体在检测区103内移动。
例如，在液体进入检测区103后，可以通过调节向第三驱动电极组133的驱动电极施加的电信号的大小，驱动液体依次经过第一检测点DP1、第二检测点DP2和第三检测点DP3，并促进液体与预埋在第一检测点DP1、第二检测点DP2和第三检测点DP3处的检测试剂混合并发生反应，进而使液体可以与检测试剂充分结合，提升获取的检测结果的准确性和精确性。
例如，在液体在检测区103停留一段时间并与检测试剂充分结合后，驱动未与检测试剂结合的多余液体移动至储液部123内，并利用例如光学检测仪器对检测区103的第一检测点DP1、第二检测点DP2和第三检测点DP3处进行光学检测，从而获取待检测的液体的指标或项目数据，实现对液体的定量检测。
需要说明的是，本公开的实施例中，当需要使液体从某一区域移动到另一区域时，例如从混合区101移动至缓冲区102时，可以同时对第一驱动电极组131和第二驱动电极组132中的驱动电极施加电信号，以驱动液体从混合区101移动至缓冲区102。
本公开至少一个实施例还提供一种检测系统，该检测系统包括本公开任一实施例提供的检测芯片，例如上述实施例中的检测芯片10或检测芯片20。
图5为本公开一实施例提供的一种检测系统的示意框图，图6为本公开一实施例提供的一种检测系统的结构示意图。
例如，如图5和图6所示，检测系统30包括检测芯片31、控制装置32和芯片安装结构33。
例如，该检测芯片31可以为上述实施例中的检测芯片10或检测芯片20，检测芯片31的具体结构及功能可以参考上述实施例中关于检测芯片10或检测芯片20的描述，在此不再赘述。
例如，如图5所示，芯片安装结构33包括信号施加电极331，芯片安装结构33被配置为安装检测芯片31，并且当检测芯片31安装在芯片安装结构33上时，使信号施加电极331与检测芯片31的至少一个驱动电极组中的每组的多个驱动电极电连接。例如，信号施加电极331可以与图1所示的检测芯片10的第一驱动电极组131、第二驱动电极组132和第三驱动电极组133中的每组的多个驱动电极电连接，以使每组的多个驱动电极传输交流电信号。
例如，芯片安装结构33还可以包括支撑座、卡接装置、夹具等部件，从而可以安装检测芯片31，并使检测芯片31与芯片安装结构33的相对位置固定。例如，在一些示例中，如图6所示，芯片安装结构33具有凹槽，检测芯片31可以安装在芯片安装结构33的凹槽内。例如，当检测芯片31安装在芯片安装结构33上时，信号施加电极331与检测芯片31中的驱动电极通过例如接触的方式电连接，从而实现电信号的传输。
例如，控制装置32被配置为通过信号施加电极331对至少一个驱动电极组中的每组的多个驱动电极施加电信号，以驱动液体移动并调节液体的移动速率。例如，控制装置32通过信号施加电极331向驱动电极组的多个驱动电极施加交流电信号，以使每组的多个驱动电极之间可以形成交变电场，进而与驱动电极接触的液体在交变电场的作用下产生电水动力效应而进行移动，由此实现对检测芯片31的流道结构内的液体的主动控制。例如，控制装置32与信号施加电极331电连接或信号连接，以传输电信号。例如，控制装置32可以设置在芯片安装结构33上，也可以设置在芯片安装结构33之外，本公开的实施例对此不作限制。
例如，控制装置32可以实现为任意适用的电路或芯片，也可以实现为软件、硬件和固件的结合，本公开的实施例对此不作限制。
图7为本公开一实施例提供的另一种检测系统的示意框图。需要说明的是，图7所示的检测系统40除光学检测装置44外的其他结构均与图5及图6所示的检测系统30中的基本相同或相似，在此不再赘述。
例如，如图7所示，检测系统40包括检测芯片41、控制装置42、芯片安装结构43(包括信号施加电极431)和光学检测装置44。该光学检测装置44被配置为对安装在芯片安装结构43上的检测芯片41的检测区中的至少一个检测点处的液体进行光学检测，由此获取待检测的液体的至少一项指标或项目数据，从而实现检测功能。
例如，光学检测装置44可以包括光源441和光电检测装置442。光源441被配置为向检测芯片41的检测点处发光，光电检测装置442被配置为接收从光源441发出且被检测芯片41反射的光。例如，光电检测装置442可以将被反射的光的强度与光源441发出的光的强度进行比较，从而根据检测得到的例如吸光度的数值来判断液体中待检物的有无或浓度等，以实现对液体的指 标或项目数据的检测。例如，光电检测装置442可以为光电二极管，光电二极管可以将接收的光信号转换为电信号，进而可以根据电信号中电参数的变化(例如电流的变化等)来判断接收的光的强度，从而确定吸光度的具体数值。
本公开实施例提供的检测系统的具体说明及技术效果可以参考本公开实施例提供的检测芯片中的相应内容，例如可以参考上述实施例中的检测芯片10或检测芯片20的相应内容，在此不再赘述。
有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图只涉及到本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

  1. 一种检测芯片，包括：衬底基板、流道限定层和至少一个驱动电极组；
    其中，所述至少一个驱动电极组位于所述衬底基板上，所述流道限定层位于所述至少一个驱动电极组远离所述衬底基板的一侧；
    所述流道限定层包括流道结构，所述流道结构被配置为安装液体；
    所述至少一个驱动电极组中的每组包括多个驱动电极，所述多个驱动电极被配置为与所述液体接触且驱动所述液体在所述流道结构内移动。
  2. 根据权利要求1所述的检测芯片，其中，所述至少一个驱动电极组中的每组的多个驱动电极包括第一电极和第二电极；
    所述第一电极和所述第二电极形成叉指状电极结构，以传输交流电信号。
  3. 根据权利要求2所述的检测芯片，其中，所述第一电极包括多个第一梳状齿，所述第二电极包括多个第二梳状齿，
    所述多个第一梳状齿与所述多个第二梳状齿沿所述流道结构的延伸方向交替排布。
  4. 根据权利要求3所述的检测芯片，其中，在所述流道结构的延伸方向上，所述第一梳状齿的宽度不同于所述第二梳状齿的宽度，以使所述第一电极和所述第二电极形成非对称叉指状电极结构。
  5. 根据权利要求4所述的检测芯片，其中，在所述流道结构的延伸方向上，所述第一梳状齿的宽度小于所述第二梳状齿的宽度，相邻的所述第一梳状齿之间的距离大于相邻的所述第二梳状齿之间的距离。
  6. 根据权利要求4或5所述的检测芯片，其中，在所述流道结构的延伸方向上，所述第一梳状齿的宽度为2μm～20μm，所述第二梳状齿的宽度为10μm～100μm。
  7. 根据权利要求2-6任一所述的检测芯片，其中，所述第一电极和所述第二电极的材料包括惰性金属材料。
  8. 根据权利要求1-7任一所述的检测芯片，其中，所述流道结构在所述衬底基板上的正投影在第一方向上位于所述多个驱动电极在所述衬底基板上的正投影内，所述第一方向与所述流道结构的延伸方向垂直。
  9. 根据权利要求1-8任一所述的检测芯片，还包括：依次设置的混合区、 缓冲区和检测区；
    其中，所述流道限定层至少位于所述混合区、所述缓冲区和所述检测区，
    所述至少一个驱动电极组被配置为驱动所述液体依次通过所述混合区、所述缓冲区和所述检测区。
  10. 根据权利要求9所述的检测芯片，其中，所述至少一个驱动电极组包括第一驱动电极组、第二驱动电极组和第三驱动电极组；
    所述第一驱动电极组位于所述混合区内，所述第一驱动电极组的多个驱动电极被配置为驱动所述液体在所述混合区内移动；
    所述第二驱动电极组位于所述缓冲区内，所述第二驱动电极组的多个驱动电极被配置为驱动所述液体在所述缓冲区内移动；
    所述第三驱动电极组位于所述检测区内，所述第三驱动电极组的多个驱动电极被配置为驱动所述液体在所述检测区内移动。
  11. 根据权利要求9或10所述的检测芯片，其中，所述流道结构包括依次连通的第一流道部分、第二流道部分和第三流道部分；
    所述第一流道部分位于所述混合区内，且被配置为允许所述液体与位于所述第一流道部分内的反应试剂混合，
    所述第二流道部分位于所述缓冲区内，
    所述第三流道部分位于所述检测区内，且被配置为允许对所述第三流道部分内的至少一个检测点处的所述液体进行光学检测。
  12. 根据权利要求11所述的检测芯片，其中，所述第一流道部分在平行于所述衬底基板的平面上的截面形状为菱形。
  13. 根据权利要求11或12所述的检测芯片，还包括检测试剂，
    其中，所述检测试剂设置在所述至少一个检测点处。
  14. 根据权利要求11-13任一所述的检测芯片，其中，所述流道限定层还包括加样口，
    所述加样口位于所述混合区、所述缓冲区和所述检测区之外，且与位于所述混合区的所述第一流道部分连通。
  15. 根据权利要求11-14任一所述的检测芯片，其中，所述流道限定层还包括储液部，
    所述储液部位于所述混合区、所述缓冲区和所述检测区之外，且与位于 所述检测区的所述第三流道部分连通。
  16. 根据权利要求11-15任一所述的检测芯片，其中，所述第一流道部分、所述第二流道部分、所述第三流道部分形成液体移动通道，所述液体移动通道使所述液体沿直线状的移动路径进行移动。
  17. 根据权利要求1-16任一所述的检测芯片，还包括盖板，
    其中，所述盖板位于所述流道限定层远离所述至少一个驱动电极组的一侧。
  18. 一种检测系统，包括如权利要求1-17任一所述的检测芯片。
  19. 根据权利要求18所述的检测系统，还包括控制装置以及芯片安装结构，
    其中，所述芯片安装结构包括信号施加电极，所述芯片安装结构配置为安装所述检测芯片，并且当所述检测芯片安装在所述芯片安装结构上时，使所述信号施加电极与所述至少一个驱动电极组中的每组的多个驱动电极电连接；
    所述控制装置被配置为通过所述信号施加电极对所述至少一个驱动电极组中的每组的多个驱动电极施加电信号，以驱动所述液体移动并调节所述液体的移动速率。
  20. 根据权利要求19所述的检测系统，其中，所述电信号包括交流电信号。
  21. 根据权利要求19或20所述的检测系统，还包括光学检测装置，
    其中，所述光学检测装置被配置为对安装在所述芯片安装结构上的所述检测芯片的检测区中的至少一个检测点处的所述液体进行光学检测。
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