一种样本检测装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的带流道的样本检测装置，其包括：一个用于接受并检测入射光信号的光信号检测装置，其包括多个制作在同一基底中的图像传感器芯片单元；设置于所述光信号检测装置上表面的流道装置，包括一个壳体，壳体上开设有至少一个样本流入口和至少一个样本流出口，壳体的下表面与所述光信号检测装置的上表面之间形成有至少一个流道，并且每个流道对应于至少一个样本流入口和至少一个样本流出口，并对应于至少一个所述图像传感器芯片单元；所述流道以及对应的样本流入口和样本流出口设置成，生物样本可经由每个样本流入口流入其所对应的一个流道，到达对应的所述图像传感器芯片单元表面，并可从对应的样本流出口流出。

【技术实现步骤摘要】
一种样本检测装置及其制造方法
本申请涉及生物化学检测装置，特别涉及一种带有流道的样本检测装置及其制造方法。
技术介绍
在体外诊断领域(in-vitrodiagnostics,IVD)，利用生物荧光信号进行实时检测是很常用的一种技术手段。目前主流的检测技术，例如免疫检测技术、分子(核酸)检测技术(例如PCR)和基因测序技术等，都需要借助生物荧光信号进行实时定量检测、读取和分析。以免疫检测领域为例，免疫荧光分析技术已成为目前生物医学检验中常用的快速分析技术，在微生物、病毒抗原或抗体检测、激素检测、肿瘤标志物检测、毒品(包括海洛因、吗啡、摇头丸、氯胺酮等)检测领域具有广阔的应用前景。在进行免疫荧光分析时，通常需要对免疫反应的物质进行荧光标记，荧光强度表征特异性免疫反应的强弱，通过检测荧光强度，可以得到待检测物的浓度等信息。在分子检测领域，实时荧光定量PCR技术的出现，极大地简化了定量检测的过程，而且真正实现了对核酸的绝对定量。荧光定量PCR技术在核酸定量分析、基因表达差异分析、SNP检测、病原体检测等领域中已经有了广泛的应用。传统的荧光检测分析产品大都需要外置的光学探测元件(例如CMOS、CCD或PMT等)和定制的光路系统来实现对荧光信号的放大、读取和分析，这就额外增加了检测仪器的体积，提高了仪器成本，增加了检测所需的时间，因而不能满足部分医疗场景，尤其是基层医疗场景中对于便携、快速、低成本检测的需求。为了实现产品小型化，通常采用的手段是精简外置光路、缩短液路或者减少流体体积。这些手段固然可以在一定程度上减小仪器的体积，但效果有限。为了进一步提高集成度，现有技术中采用到微流体(Microfluidics)技术，该种技术可在亚毫米和亚微米的尺度空间对流体进行操控，从而将流体、生物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米甚至是几平方毫米的芯片(例如CMOS图像传感器芯片)上，实现一种片上实验室(lab-on-a-chip)。在这种装置中，生物或化学物质样本被传送和固定在图像传感器芯片表面，样本所发出的荧光被图像传感器接受和检测，根据检测到的光信号强度和颜色可以判断生物或化学物质样本的相关信息。但是，这类现有技术产品通常需要采用专门设计的CMOS图像传感器，存在着如下问题：首先，一个检测装置中只包含一块CMOS图像传感器芯片，像素单元数量限定，导致其设计检测通量是固定的，对于检测要求超出其设计检测通量的情况，这种检测装置无法满足要求，而如果检测通量要求较低，芯片检测能力则又会被浪费。其次，检测装置中所用到的CMOS图像传感器芯片为定制产品，制作成本高昂，进而导致使用成本很高。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种带流道的样本检测装置，其包括：一个用于接受并检测入射光信号的光信号检测装置，其包括多个制作在同一基底中的图像传感器芯片单元；设置于所述光信号检测装置上表面的流道装置，包括一个壳体，壳体上开设有至少一个样本流入口和至少一个样本流出口，壳体的下表面与所述光信号检测装置的上表面之间形成有至少一个流道，并且每个流道对应于至少一个样本流入口和至少一个样本流出口，并对应于至少一个所述图像传感器芯片单元；所述流道以及对应的样本流入口和样本流出口设置成，样本可经由每个样本流入口流入其所对应的一个流道，到达对应的所述图像传感器芯片单元表面，并可从对应的样本流出口流出。本专利技术的一个实施例中，所述流道装置包含单个流道、至少一个样本流入口和至少一个样本流出口，所述流道对应于多个图像传感器芯片单元，所述流道和所述样本流入口及样本流出口的设置使得样本可经由所述样本流入口流入所述流道，到达所对应的多个图像传感器芯片单元的表面，并可从所述样本流出口流出。在本专利技术的一个实施例中，所述流道装置包含单个流道，所述图像传感器芯片单元的数量为2至100个。本专利技术的另一个实施例中，所述流道装置包含多个互不连通的独立流道以及分别对应于该多个独立流道的多个样本流入口和多个样本流出口，每个独立流道对应至少一个样本流入口、至少一个样本流出口和至少一个图像传感器芯片单元，每个所述独立流道及其所对应的所述样本流入口及样本流出口的设置应使得样本可经由所述样本流入口流入对应的所述独立流道，到达所述对应的图像传感器芯片单元的表面，并可从对应的所述样本流出口流出。本专利技术的一个实施例中，所述独立流道的数量为2至10个，每个独立流道对应于一个样本流入口和一个样本流出口。本专利技术的一个实施例中，流道装置包含多个互不连通的独立流道，每个独立流道对应的所述图像传感器芯片单元的数量为1至100个。本专利技术的一个实施例中，所述图像传感器芯片单元为CMOS图像传感器芯片单元。本专利技术进一步提供了一种制造上述带有流道的样本检测装置的方法，包括下述步骤：(1)准备一片图像传感器晶圆，所述晶圆包含有多个制作在同一基底中的图像传感器芯片单元，所述图像传感器芯片单元的受光表面为所述图像传感器晶圆的上表面；(2)准备一片与所述图像传感器晶圆相同直径的圆盘，其具有上表面和下表面，在圆盘下表面形成多个用以形成流道的凹槽，每个凹槽具有连续的侧壁，在每个凹槽中沿长度方向相对两侧的位置至少各形成一个通孔，贯穿所述圆盘；(3)将所述图像传感器晶圆的上表面与所述圆盘的下表面结合，使得每个所述凹槽覆盖至少一个所述图像传感器芯片单元，所述圆盘在所述凹槽侧壁的位置，与所述图像传感器晶圆的上表面密闭结合；(4)对所述图像传感器晶圆与所述圆盘形成的结合体进行封装和切割，从而形成多个样本检测装置单元，每个样本检测装置单元应包含至少一个所述凹槽和多个所述图像传感器芯片单元。在本专利技术制造方法的一个实施例中，圆盘下表面的凹槽数量为5至500个，系通过刻蚀或者模压的方法形成。在本专利技术制造方法的一个实施例中，所述圆盘在所述凹槽侧壁的位置，通过激光键合或阳极键合的方式与所述图像传感器晶圆的上表面密闭结合。在本专利技术制造方法的一个实施例中，还包括在对所述图像传感器晶圆与所述圆盘形成的结合体进行封装和切割的步骤中，在所述圆盘的上表面加贴保护胶片以防止所述凹槽内部受到污染的步骤。本专利技术另一个实施例还提供了一种制造上述带有流道的样本检测装置的方法，包括下述步骤：(1)准备一片图像传感器晶圆，所述晶圆包含有多个制作在同一基底中的图像传感器芯片单元，所述图像传感器芯片单元的受光表面为所述图像传感器晶圆的上表面；(2)准备一片与所述图像传感器晶圆相同直径的圆盘，其具有上表面和下表面，在圆盘预定位置上形成多组通孔，每组通孔包括至少两个彼此分开的通孔；(3)准备一片与所述图像传感器晶圆相同直径的结合层，其具有一定厚度，在结合层预定位置上形成多个具有预定形状的流道孔；(4)将所述结合层夹在所述图像传感器晶圆的上表面与所述圆盘的下表面之间，以压合的方式将三者结合成一体，使得每组所述通孔位于一个所述流道孔中，并且，在所述流道孔长度方向的任何一端至少有一个所述通孔，每个所述流道孔中包含有至少一个所述图像传感器芯片单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带流道的样本检测装置，其特征在于，包括：/n一个用于接受并检测入射光信号的光信号检测装置，其包括多个制作在同一基底中的图像传感器芯片单元；/n设置于所述光信号检测装置上表面的流道装置，包括一个壳体，壳体上开设有至少一个样本流入口和至少一个样本流出口，壳体的下表面与所述光信号检测装置的上表面之间形成有至少一个流道，并且每个流道对应于至少一个样本流入口和至少一个样本流出口，并对应于至少一个所述图像传感器芯片单元；/n所述流道以及对应的样本流入口和样本流出口设置成，样本可经由每个样本流入口流入其所对应的一个流道，到达对应的所述图像传感器芯片单元表面，并可从对应的样本流出口流出。/n

【技术特征摘要】
1.一种带流道的样本检测装置，其特征在于，包括：
一个用于接受并检测入射光信号的光信号检测装置，其包括多个制作在同一基底中的图像传感器芯片单元；
设置于所述光信号检测装置上表面的流道装置，包括一个壳体，壳体上开设有至少一个样本流入口和至少一个样本流出口，壳体的下表面与所述光信号检测装置的上表面之间形成有至少一个流道，并且每个流道对应于至少一个样本流入口和至少一个样本流出口，并对应于至少一个所述图像传感器芯片单元；
所述流道以及对应的样本流入口和样本流出口设置成，样本可经由每个样本流入口流入其所对应的一个流道，到达对应的所述图像传感器芯片单元表面，并可从对应的样本流出口流出。


2.如权利要求1所述的样本检测装置，其特征在于，所述图像传感器芯片单元为CMOS图像传感器芯片单元。


3.如权利要求1所述的样本检测装置，其特征在于，所述流道装置包含单个流道、一个样本流入口和一个样本流出口，所述单个流道对应于多个图像传感器芯片单元，所述流道和所述样本流入口及样本流出口的设置使得样本可经由所述样本流入口流入所述流道，到达所对应的多个图像传感器芯片单元的表面，并可从所述样本流出口流出。


4.如权利要求3所述的样本检测装置，其特征在于，所述单个流道所对应的图像传感器芯片单元的数量为2至100个。


5.如权利要求1所述的样本检测装置，其特征在于，所述样本流入口和样本流出口为设置在所述壳体上的圆形通孔，各有至少一个，其直径为0.2mm至1mm。


6.如权利要求1所述的样本检测装置，其特征在于，所述流道装置包含多个互不连通的独立流道，每个独立流道对应一个样本流入口、一个样本流出口和至少一个图像传感器芯片单元，每个所述独立流道及其所对应的样本流入口及样本流出口的设置应使得样本可经由所述样本流入口流入对应的所述独立流道，到达对应的所述图像传感器芯片单元的表面，并可从对应的所述样本流出口流出。


7.如权利要求6所述的样本检测装置，其特征在于，所述独立流道的数量为2至10个。


8.如权利要求7所述的样本检测装置，其特征在于，每个所述独立流道对应的所述图像传感器芯片单元的数量为1至100个。


9.如权利要求1所述的样本检测装置，其特征在于，所述流道包括形成于所述壳体下表面的凹槽，所述凹槽的边缘与所述光信号检测装置的上表面密闭结合。


10.如权利要求9所述的样本检测装置，其特征在于，所述凹槽有多个，相邻凹槽具有连续的边缘，所述壳体在凹槽的边缘与所述光信号检测装置上表面密闭结合，从而形成多个互不连通的独立流道。


11.如权利要求9所述的样本检测装置，其特征在于，形成于所述壳体下表面的所述凹槽深度为5-500μm。


12.如权利要求1所述的样本检测装置，其特征在于，所述流道装置还包括一个结合层，所述壳体通过所述结合层与所述光信号检测装置的上表面密闭结合，所述结合层具有一定厚度，并且具有至少一个贯穿结合层的流道孔，所述结合层在所述流道孔之外的区域与所述壳体下表面和所述光信号检测装置的上表面密闭结合，所述流道孔形成所述流道。


13.如权利要求12所述的样本检测装置，其特征在于，所述结合层厚度为5-500μm。


14.如权利要求12所述的样本检测装置，其特征在于，所述流道的数量为1个，其所对应的所述图像传感器芯片单元的数量为2至100个。


15.如权利要求12所述的样本检测装置，其特征在于，所述流道的数量为2至5个，每个流道对应的所述图像传感器芯片单元的数量为1至100个。


16.如权利要求13所述的样本检测装置，其特征在于，所述结合层系采用聚合物材料制成，选自聚酰亚胺(Polyimide)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、丙烯酸酯(Acrylate)、聚酯(Polyester)或树脂材料(Resin)中的一种。


17.一种带有流道的样本检测装置的制造方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)准备一片图像传感器晶圆，所述晶圆包含有多个制作在同一基底中的图像传感器芯片单元，...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔皓辰，王贤超，王昆，洪秉宙，严媚，
申请(专利权)人：上海芯像生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31