一种微控基板及其制作方法和微流控芯片技术

本发明专利技术公开一种微控基板及其制作方法和微流控芯片，涉及基因测序技术领域，以在简化微控基板的结构，提高微控基板的生产良率。所述微控基板包括电极基板以及形成在电极基板表面的介电单元，所述介电单元所含有的介电材料的分子结构具有疏水基团，所述介电单元包括基体层以及设在所述基体层上的多个柱状结构。所述微控基板的制作方法用于制作上述微控基板。本发明专利技术提供的微控基板及其制作方法和微流控芯片用于基因测序。

A Microcontrol Substrate and Its Fabrication Method and Microfluidic Chip

The invention discloses a micro-control substrate and its fabrication method and a microfluidic chip, which relates to the field of gene sequencing technology, in order to simplify the structure of the micro-control substrate and improve the yield of the micro-control substrate. The micro-control substrate comprises an electrode substrate and a dielectric unit formed on the surface of the electrode substrate. The molecular structure of the dielectric material contained in the dielectric unit has hydrophobic groups, and the dielectric unit comprises a substrate layer and a plurality of columnar structures arranged on the substrate layer. The fabrication method of the micro-control substrate is used to fabricate the micro-control substrate. The invention provides a microcontrol substrate, a manufacturing method thereof and a microfluidic chip for gene sequencing.

【技术实现步骤摘要】
一种微控基板及其制作方法和微流控芯片
本专利技术涉及基因测序
，尤其涉及一种微控基板及其制作方法、基板和微流控芯片。
技术介绍
基因测序是一种对目标DNA进行碱基的序列测定，并进行各种相关分析的重要手段，其可使得而研究人员从分子生物学水平上对生物进行研究。在基因测序过程中经常使用到数字微流控芯片(DigitalMicrofluidicBiochip，缩写为DMFB)对基因进行研究分析。现有数字微流控芯片可利用微控基板对测试液体进行控制，以实现对测试液体的检测。然而，如图1所示，现有微控基板100包括层叠设置的电极层112、介电层120’和疏水层140，电极层112、介电层120’和疏水层130沿着靠近测试液体的方向排布；介电层120’可防止在微控基板100通电过程中被击穿，以使得微控基板100控制测试液体。制作微控基板100时，在衬底基板111的表面逐次形成电极层112、介电层120’和疏水层130，而如果在电极层112的表面形成介电层120’后，介电层130’远离电极层112的表面附着有硬度较高的异物，硬度较高的异物会刺穿介电层120’，导致介电层120’所具有的介电作用失效，使得微控基板100的生产良率比较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微控基板及其制作方法和微流控芯片，以在简化微控基板的结构，提高微控基板的生产良率。为了实现上述目的，本专利技术提供一种微控基板，包括电极基板以及形成在电极基板表面的介电单元，所述介电单元所含有的介电材料的分子结构具有疏水基团，所述介电单元包括基体层以及设在所述基体层上的多个柱状结构。与现有技术相比，本专利技术提供的微控基板中，介电单元所含有的介电材料的分子结构具有疏水基团，使得介电单元既具有介电功能又具有一定的疏水功能；而介电单元包括基体层以及设在所述基体层上的多个柱状结构，多个柱状结构可增加液体与单位面积的介电单元的接触面积，而液体与单位面积的介电单元的接触面积越大，那么介电单元的疏水性能越好；因此，可控制形成在基板层上设置的柱状结构数量，以使得介电单元满足微控基板对于测试液体的疏水要求，同时微控基板所含有介电单元不仅具有介电性能，而且还具有疏水性能，从而简化微控基板的结构，无需专门在介电单元远离电极基板的表面设置疏水层。另外，本专利技术提供的微控基板在制作过程中，无需专门在介电单元远离电极基板的表面形成疏水层，这不仅简化了微控基板的制作工艺，提高了生产效率，而且还降低了异物刺穿介电单元机率，提高了微控基板的生产良率。本专利技术还提供了一种微控基板的制作方法，该微控基板的制作方法包括：提供一电极基板，在所述电极基板的表面形成介电单元，使得所述介电单元所含有的介电材料的分子结构具有疏水基团，所述介电单元包括基体层以及设在所述基体层上的多个柱状结构。与现有技术相比，本专利技术实施例提供的微控基板的制作方法的有益效果与上述微控基板的有益效果相同，在此不做赘述。本专利技术还提供了一种微流控芯片，包括相对设置的第一微控基板和第二微控基板，所述第一微控基板和所述第二微控基板均为上述微控基板，所述第一微控基板所包括的介电单元与所述第二微控基板所包括的介电单元之间形成有容纳测试液体的容纳空间。与现有技术相比，本专利技术提供的微流控芯片的有益效果与上述微控基板层的有益效果相同，在此不做赘述。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为现有技术中微控基板的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的微控基板的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的介电单元的剖视图；图4为本专利技术实施例中柱状结构的俯视图；图5为本专利技术实施例中柱状结构的剖视图；图6为本专利技术实施例提供的介电单元的俯视图一；图7为本专利技术实施例提供的介电单元的剖视图二；图8为本专利技术实施例提供的介电单元的电镜图；图9为本专利技术实施例中柱状结构的电镜图；图10为本专利技术实施例中粗糙化结构的电镜图；图11为本专利技术实施例中气液固三相体系的示意图；图12为本专利技术实施例提供的介电单元的制作流程图一；图13为本专利技术实施例中模具的结构示意图；图14为本专利技术实施例提供的介电单元的制作流程图二；图15为本专利技术实施例提供的介电单元的制作流程图三；图16为本专利技术实施例提供的介电单元的制作流程图四；图17为本专利技术实施例提供的微流控芯片的结构示意图。附图标记：100-微控基板，100-电极基板；111-衬底基板，112-电极层；120’-介电层，120-介电单元；121-基体层，122-柱状结构；123-粗糙化结构，130-疏水层；200-微流控芯片，210-第一微控基板；211-第一衬底基板，212-参考电极层；213-第一介电单元，220-第二微控基板；221-第二衬底基板，222-驱动电极阵列；223-第二介电单元，300-模板；310-模板主体，320-微米井结构；400-液体介电材料，500-隔离板；600-压辊，L-左侧液面；R-右侧液面，O-气液固三相体系。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。基因是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列，也称为遗传因子，是控制性状的基本遗传单位。基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。基因有控制遗传性状和活性调节的功能。基因通过复制把遗传信息传递给下一代，并通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的个体性状表现。基因还可以通过控制结构蛋白的成分，直接控制生物性状。因此，现代生物学研究过程中经常应用基因测序对基因进行研究和分析。基因测序是一种新型基因检测技术，能够从血液或唾液中分析测定基因全序列，预测罹患多种疾病的可能性，个体的行为特征及行为合理。基因测序技术能锁定个人病变基因，提前预防和治疗。它可对目标DNA进行碱基的序列测定，并进行各种相关分析，是现代生物学的重要研究手段之一，同时也是推动生物学迅猛发展的重要动力。在基因测序过程中经常使用到数字微流控芯片(DigitalMicrofluidicBiochip，缩写为DMFB)对基因进行研究分析，其凭借试剂用量小、可配置、可并行处理和易实现自动化等优势在生物、医药、化学和检测等领域展现出良好的应用前景。现有数字微流控芯片可利用微控基板对测试液体进行控制，以实现对测试液体的检测。然而，如图1所示，现有微控基板100包括层叠设置的电极层112、介电层120’和疏水层130，电极层112、介电层120’和疏水层130沿着靠近测试液体的方向排布；介电层120’可防止微控基板100通电过程中被击穿，以保护微控基板100对测试液体进行控制，疏水层是为了使得测试液体与微控基板100之间具有一定的接触角，从而使得微控基板100可控制测试液体运动。制作微控基板100时，在衬底基板111的表面逐次形成电极层112、介电层120’和疏水层130，而如果在电极层112的表面形成介电层130’后，介电层120’远本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微控基板，其特征在于，包括电极基板以及形成在电极基板表面的介电单元，所述介电单元所含有的介电材料的分子结构具有疏水基团，所述介电单元包括基体层以及设在所述基体层上的多个柱状结构。

【技术特征摘要】
1.一种微控基板，其特征在于，包括电极基板以及形成在电极基板表面的介电单元，所述介电单元所含有的介电材料的分子结构具有疏水基团，所述介电单元包括基体层以及设在所述基体层上的多个柱状结构。2.根据权利要求1所述的微控基板，其特征在于，所述介电单元还包括设在每个柱状结构柱面的多个粗糙化结构，多个粗糙化结构从所述柱状结构远离基体层的一端向所述柱状结构靠近基体层的一端延伸，每个所述粗糙化结构沿着所述柱状结构的轴向方向的长度小于对应柱状结构的轴向长度。3.根据权利要求2所述的微控基板，其特征在于，每个所述粗糙化结构沿着所述柱状结构的轴向方向的长度是所述柱状结构的轴向长度的0.06倍～0.1倍；和/或，每个所述粗糙化结构沿着所述柱状结构的径向方向的长度是所述柱状结构的轴向长度的0.25倍～0.5倍。4.根据权利要求2所述的微控基板，其特征在于，沿着所述柱状结构的周向方向，多个所述粗糙化结构形成在所述柱状结构的柱面，每个柱状结构远离基体层的端面在基体层的正投影为圆形投影，所述圆形投影中每微米弧长具有16个～32个的粗糙化结构在基体层的正投影。5.根据权利要求2所述的微控基板，其特征在于，至少一个所述粗糙化结构为沿着所述柱状结构的周向设在柱状结构柱面的凸起；和/或，至少一个所述粗糙化结构为沿着所述柱状结构的周向开设在所述柱状结构柱面上的凹坑。6.根据权利要求1所述的微控基板，其特征在于，每个所述柱状结构在基体层所在面的正投影为微米级的正投影；和/或，多个所述柱状结构均匀的分布在所述基体层的表面；和/或，每平米所述基体层的表面形成1×1012～3×1012个的柱状结构；和/或，每个所述柱状结构的径向长度大于相邻两个柱状结构的轴间距；和/或，每个所述柱状结构的径向长度小于每个柱状结构的轴向长度；和/或，每个所述柱状结构靠近基体层的端面面积大于对应柱状结构远离基体层的端面面积。7.根据权利要求1所述的微控基板，其特征在于，所述介电单元的厚度V为驱动电压，ε0为相对介电常数，ε为介电单元所含有的介电材料的介电常数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐闪闪，陈召，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，北京京东方光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11