一种分子检测单元、芯片以及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种分子检测单元、芯片以及制备方法，其中的分子检测单元包括：单孔储液腔、液体电阻流道、缓冲液流道、感测电极、基底、第一结构层、第二结构层和样品流道；第一结构层设置在基底的顶部；单孔储液腔和缓冲液流道设置在第一结构层中且相互独立；液体电阻流道设置在第一结构层中，两端分别与单孔储液腔和缓冲液流道连通；第二结构层设置在第一结构层的顶部，覆盖在缓冲液流道的顶部；样品流道与单孔储液腔连通；感测电极设置在基底中；感测电极的一端与单孔储液腔连接。应用本发明专利技术可以提高基于电压测序方法的芯片制作效率，提升纳米孔测序器件通量。米孔测序器件通量。米孔测序器件通量。

【技术实现步骤摘要】
一种分子检测单元、芯片以及制备方法


[0001]本申请涉及生物检测
，尤其涉及一种分子检测单元、芯片以及制备方法。

技术介绍

[0002]纳米孔测序器件是一种通过检测DNA分子穿过纳米大小的孔洞时产生的电学信号变化，从而测定DNA分子碱基对序列的器件。该类型的器件一般包括一个可以隔离两个储液腔的薄膜和一个镶嵌在该薄膜中的纳米孔。
[0003]在现有技术中，通常是采用制作基底通孔的方式来实现上述纳米孔测序器件中的液体电阻流道和缓冲液流道。因此，储液腔和缓冲液流道将分别位于基底的两侧。
[0004]然而，在微纳加工
，常用的通孔制作方式对于材料的厚度和通孔的几何形状都有一定程度的要求。目前绝大部分纳米孔测序器件是基于硅晶圆制作的，其厚度多为几百微米，而纳米孔测序器件中所需要的通孔的直径则常常在几微米的范围。在现有技术中，由于负载效应和掩膜层面积等因素，较为成熟的高深宽比微纳加工技术在实际生产中一般只能有效地完成深宽比最高为15：1的深孔蚀刻。因此，如何有效地制作这类基底通孔结构成为了制约纳米孔测序器件的制作以及量产的一个重要因素。

技术实现思路

[0005]本公开的实施例提供了一种分子检测单元、芯片以及制备方法。
[0006]第一方面，本公开的实施例提供了一种分子检测单元，该分子检测单元包括：单孔储液腔、液体电阻流道、缓冲液流道、感测电极、基底、第一结构层、第二结构层和样品流道；所述第一结构层设置在所述基底的顶部；所述单孔储液腔和缓冲液流道设置在所述第一结构层中且相互独立；所述液体电阻流道设置在所述第一结构层中；所述液体电阻流道的两端分别与所述单孔储液腔和所述缓冲液流道连通；所述第二结构层设置在所述第一结构层的顶部，且覆盖在所述缓冲液流道的顶部；所述样品流道与所述单孔储液腔连通；所述感测电极设置在所述基底中；所述感测电极的一端与所述单孔储液腔连接。
[0007]第二方面，本公开的实施例提供了一种分子检测芯片，该分子检测芯片包括：分子检测阵列；所述分子检测阵列包括至少一排分子检测单元；每排分子检测单元包含多个如上所述的分子检测单元；其中，每排分子检测单元中的多个分子检测单元的样品流道相互连通为公共样品流道；其中，每排分子检测单元中的多个分子检测单元的缓冲液流道相互连通为公共缓冲液流道。
[0008]第三方面，本公开的实施例提供了一种分子检测芯片的制备方法，该方法包括：制备得到基底，并在基底上分别形成分子检测芯片中的各个分子检测单元的感测电极；在基底上形成第一结构层，并在第一结构层中为分子检测芯片中的每个分子检测单元均形成对应的单孔储液腔、液体电阻流道和缓冲液流道，且每排分子检测单元中的多个分子检测单元的缓冲液流道相互连通为公共缓冲液流道；对于分子检测阵列，在第一结构层上形成第二结构层，封闭公共缓冲液流道和各个分子检测单元的缓冲液流道，并在所述第二结构层中为每个分子检测单元均形成样品流道，且每排分子检测单元中的多个分子检测单元的样品流道相互连通为公共样品流道；在第二结构层上形成第三结构层，并为分子检测阵列形成与所述公共样品流道的两端连通的样品出入口以及与所述公共缓冲液流道的两端连通的缓冲液出入口；在第三结构层上形成上盖，并在上盖上为分子检测阵列形成第一接口和第二接口；其中，第一接口位于样品出入口的上方，第二接口位于缓冲液出入口的上方。
[0009]第四方面，本公开的实施例提供了另一种分子检测芯片的制备方法，该方法包括：制备得到基底，并在基底上分别形成分子检测芯片中的各个分子检测单元的感测电极；在基底上形成第一结构层，并在第一结构层上中为分子检测芯片中的每个分子检测单元均形成对应的单孔储液腔、液体电阻流道、缓冲液流道和样品流道，且每排分子检测单元中的多个分子检测单元的样品流道相互连通为公共样品流道，每排分子检测单元中的多个分子检测单元的缓冲液流道相互连通为公共缓冲液流道；在第一结构层上形成第二结构层，并为分子检测阵列形成与所述公共样品流道的两端连通的样品出入口，以及与所述公共缓冲液流道的两端连通的缓冲液出入口；在所述第二结构层上形成上盖，并在上盖上为每个分子检测阵列均形成第一接口和第二接口；其中，第一接口位于样品出入口的上方，第二接口位于缓冲液出入口的上方。
[0010]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开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
[0011]附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。
[0012]其中：图1为本公开一具体实施例中的分子检测单元的结构示意图。
[0013]图2为图1的AA＇截面示意图。
[0014]图3为本公开一具体实施例中的设置有膜层的分子检测单元的结构示意图。
[0015]图4为本公开另一具体实施例中的分子检测单元的结构示意图。
[0016]图5为图4的BB＇截面示意图。
[0017]图6为本公开另一具体实施例中的分子检测单元的剖面示意图。
[0018]图7为本公开另一具体实施例中的分子检测单元的剖面示意图。
[0019]图8为本公开一具体实施例中的分子检测单元的工作原理示意图一。
[0020]图9为本公开一具体实施例中的分子检测单元的工作原理示意图二。
[0021]图10为本公开另一具体实施例中的分子检测单元的剖面示意图。
[0022]图11为本公开另一具体实施例中的分子检测单元的剖面示意图。
[0023]图12为本公开一具体实施例中的液体电阻流道的形状示意图。
[0024]图13为图12的FF＇截面示意图。
[0025]图14为本公开另一具体实施例中的液体电阻流道的形状示意图。
[0026]图15为图14的EE＇截面示意图。
[0027]图16为本公开另一具体实施例中的液体电阻流道的形状示意图。
[0028]图17为图16的FF＇A截面示意图。
[0029]图18为图16的F＇BF＇C截面示意图。
[0030]图19为本公开一具体实施例中的分子检测阵列的结构示意图。
[0031]图20为本公开另一具体实施例中的分子检测阵列的结构示意图。
[0032]图21为图20的CC＇截面示意图一。
[0033]图22为图20的DD＇截面示意图。
[0034]图23为图20的CC＇截面示意图二。
[0035]图24为本公开另一具体实施例中的分子检测阵列的结构示意图。
[0036]图25为图24的HH＇截面示意图。
[0037]图26为图24的II＇截面示意图。
[0038]图27为本公开另一具体实施例中的分子检测阵列的结构示意图。
[0039]图28为图27的JJ＇截面示意图。
[0040]图29为图27的KK＇截面示意图。
[0041]图30为本公开另一具体实施例中的分子检测阵列的结构示意图。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分子检测单元，其特征在于，该分子检测单元包括：单孔储液腔、液体电阻流道、缓冲液流道、感测电极、基底、第一结构层、第二结构层和样品流道；所述第一结构层设置在所述基底的顶部；所述单孔储液腔和缓冲液流道设置在所述第一结构层中且相互独立；所述液体电阻流道设置在所述第一结构层中；所述液体电阻流道的两端分别与所述单孔储液腔和所述缓冲液流道连通；所述第二结构层设置在所述第一结构层的顶部，且覆盖在所述缓冲液流道的顶部；所述样品流道与所述单孔储液腔连通；所述感测电极设置在所述基底中；所述感测电极的一端与所述单孔储液腔连接。2.根据权利要求1所述的分子检测单元，其特征在于，所述分子检测单元还包括：膜层；所述膜层设置在所述样品流道与所述单孔储液腔的连接处；所述膜层上设置有纳米孔。3.根据权利要求1所述的分子检测单元，其特征在于：所述样品流道设置在第二结构层中，且位于所述单孔储液腔的顶部。4.根据权利要求1所述的分子检测单元，其特征在于：所述样品流道设置在第一结构层中，且位于所述单孔储液腔的一侧；所述第二结构层覆盖在所述样品流道和单孔储液腔的顶部。5.根据权利要求1所述的分子检测单元，其特征在于，所述分子检测单元还包括：两个样品出入口和两个缓冲液出入口；所述两个样品出入口分别与所述样品流道的两端连通；所述两个缓冲液出入口分别与所述缓冲液流道的两端连通。6.根据权利要求5所述的分子检测单元，其特征在于：所述样品出入口贯穿所述第二结构层与所述样品流道连通；所述缓冲液出入口贯穿所述第二结构层和第一结构层与所述缓冲液流道连通。7.根据权利要求6所述的分子检测单元，其特征在于，所述分子检测单元还包括：第三结构层；所述第三结构层设置在所述第二结构层的顶部；所述第三结构层中设置有样品出入口的顶部和缓冲液出入口的顶部。8.根据权利要求7所述的分子检测单元，其特征在于：所述第三结构层覆盖在所述样品流道的顶部。9.根据权利要求7所述的分子检测单元，其特征在于，所述分子检测单元还包括：上盖、第一接口和第二接口；所述上盖设置在所述第三结构层之上，并覆盖在所述样品出入口和缓冲液出入口的顶部；所述样品出入口的顶部设置有贯穿所述上盖的所述第一接口；所述缓冲液出入口的顶部设置有贯穿所述上盖的所述第二接口。10.根据权利要求9所述的分子检测单元，其特征在于，所述分子检测单元还包括：第一驱动电极和第二驱动电极；所述第一驱动电极设置在所述第一接口中，所述第二驱动电极设置在所述第二接口
中。11.根据权利要求9所述的分子检测单元，其特征在于，所述分子检测单元还包括：第一驱动电极和第二驱动电极；所述第一驱动电极设置在所述样品流道的底部，且所述第一驱动电极的一端与所述样品流道连通；所述第二驱动电极设置在所述缓冲液流道的底部，且所述第二驱动电极的一端与所述缓冲液流道连通。12.根据权利要求9所述的分子检测单元，其特征在于，所述分子检测单元还包括：第一驱动电极和第二驱动电极；所述第一驱动电极设置在所述样品出入口的底部，且所述第一驱动电极的一端与所述样品出入口连通；所述第二驱动电极设置在所述缓冲液出入口的底部，且所述第二驱动电极的一端与所述缓冲液出入口连通。13.根据权利要求11或12所述的分子检测单元，其特征在于：所述第一驱动电极和第二驱动电极设置在所述基底中。14.根据权利要求1所述的分子检测单元，其特征在于：所述液体电阻流道的形状为单层折叠线型、单层直线型、单层弧线型或多层弧线型。15.一种分子检测芯片，其特征在于，该分子检测芯片包括：分子检测阵列；所述分子检测阵列包括至少一排分子检测单元；每排分子检测单元包含多个如权利要求1~14任意一项所述的分子检测单元；其中，每排分子检测单元中的多个分子检测单元的样品流道相互连通为公共样品流道；每排分子检测单元中的多个分子检测单元的缓冲液流道相互连通为公共缓冲液流道。16.根据权利要求15所述的分子检测芯片，其特征在于：所述分子检测阵列中的所述公共样品流道的数量等于所述分子检测阵列中的分子检测单元的排数。17.根据权利要求16所述的分子检测芯片，其特征在于：一个所述公共样品流道被一排分子检测单元中的多个分子检测单元所共用。18.根据权利要求15所述的分子检测芯片，其特征在于：当所述分子检测阵列包括多排分子检测单元时，所述分子检测阵列中的所述公共样品流道的数量小于所述分子检测阵列中的分子检测单元的排数。19.根据权利要求18所述的分子检测芯片，其特征在于：一个所述公共样品流道被至少两排分子检测单元中的多个分子检测单元所共用。20.根据权利要求15至19中任一项所述的分子检测芯片，其特征在于：所述分子检测阵列中的所述公共缓冲液流道的数量等于所述分子检测阵列中的分子检测单元的排数。21.根据权利要求20所述的分子检测芯片，其特征在于：一个所述公共缓冲液流道被一排分子检测单元中的多个分子检测单元所共用。22.根据权利要求15至19中任一项所述的分子检测芯片，其特征在于：
当所述分子检测阵列包括多排分子检测单元时，所述分子检测阵列中的所述公共缓冲液流道的数量小于所述分子检测阵列中的分子检测单元的排数。23.根据权利要求22所述的分子检测芯片，其特征在于：一个所述公共缓冲液流道被相邻两排分子检测单元中的多个分子检测单元所共用。24.根据权利要求15所述的分子检测芯片，其特征在于：当所述分子检测阵列包括多排分子检测单元时，每排分子检测单元中的分子检测单元的数量相等或不相等。25.根据权利要求15所述的分子检测芯片，其特征在于，所述的分子检测芯片还包括：两个样品出入口和两个缓冲液出入口；所述公共样品流道的两端分别与两个样品出入口连通；所述公共缓冲液流道的两端分别与两个缓冲液出入口连通。26.一种分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪源，夏晓翔，宋璐，
申请(专利权)人：北京齐碳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：