芯片流道结构及纳米孔测序装置制造方法及图纸

本申请提供了一种芯片流道结构及纳米孔测序装置，沿通入物流通方向，所述芯片流道结构包括：顺次设置的第一过渡区、芯片入口区、芯片区、芯片出口区和第二过渡区；所述第一过渡区与所述芯片入口区呈角度设置，所述第二过渡区与所述芯片出口区呈角度设置；所述芯片区形成有凹陷的测序孔；所述芯片入口区和所述芯片出口区分别与所述芯片区形成大于90

【技术实现步骤摘要】
芯片流道结构及纳米孔测序装置


[0001]本申请涉及生物检测
，尤其是涉及一种芯片流道结构及纳米孔测序装置。

技术介绍

[0002]纳米孔检测技术，具有单分子分辨率、高通量、平行化、多样化和自动化等优点，在蛋白质检测、基因测序和纳米颗粒的表征等领域具有广泛的应用。例如当进行基因测序时，在基因测序装置的测序单元的薄膜中嵌入纳米孔，该纳米孔为由薄膜分隔的位于薄膜两侧的电解质溶液(极性溶剂)之间唯一的连通通道，在薄膜的两侧施加有电势差使得离子电流流过纳米孔，当单链脱氧核糖核酸分子穿过纳米孔时，由于碱基阻塞了纳米孔减少了纳米孔的有效横截面积，从而导致离子电流降低，或由于不同碱基与纳米孔的相互作用有差异，发生特异性反应从而引起纳米孔的电阻变化，进而引起流经纳米孔的电流变化，通过检测分析电流变化可以推断出碱基序列。
[0003]纳米孔测序芯片中包括孔阵列，阵列中的单个孔为独立的测序单元，单张纳米孔测序芯片上孔阵列中所形成的薄膜的排布数量和制备成功率对检测的通量和准确性至关重要。现有置换成膜方法包括：向设置有孔阵列的流道1'内多次通入不同的流体，流体包括油相、水相和气体，本次通入的流体(例如油相)能够置换孔2'中上次通入的部分流体(例如水相)，如此通过多次置换使得孔2'中形成如图1所示的薄膜3'。
[0004]但现有流道1'的结构在置换时，如图2所示，两相流体界面6'在流道宽度方向上的两侧部与流道1'的侧壁相接触的部分形成为三相接触线7'，现有的流道1'具有如图3所示的突变转向结构8'(例如垂直转向)，如此阻碍了三相接触线7'的向前滑移，使得两相流体界面6'难以在流道1'内保持匀速平移，导致位于中间部分的孔2'内出现如图4所示的置换不彻底的情况，薄膜3'的下界面位置较高，成膜后不稳定容易破裂；而位于两侧部分的孔2'内的薄膜3'的下界面位置较低，影响后续置换流程实施，从而无法形成如图1所示的薄膜3'；此外，现有流道1'的结构允许的流体置换速度的范围较小，对于流速较快的置换过程(如流量大于1000μL/min)，中间部分的流动速度与两侧部分的流动速度之间的差异会显著增大，甚至使得油水两相流体界面6'呈现如图3所示的类水滴形状，从而导致薄膜3'制备失败。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种芯片流道结构及纳米孔测序装置，以解决在纳米孔测序芯片上实现物理性质(如密度、粘度、极性)具有显著差别的多相流体的均匀流动的难度较大，使得成膜率较低的问题。
[0006]根据本技术的第一方面提供一种芯片流道结构，其中，沿通入物在所述芯片流道结构内的流通方向，所述芯片流道结构包括：
[0007]顺次设置的第一过渡区、芯片入口区、芯片区、芯片出口区和第二过渡区；
[0008]所述第一过渡区与所述芯片入口区呈角度设置，所述第二过渡区与所述芯片出口区呈角度设置；
[0009]所述芯片区形成有凹陷的测序孔；
[0010]所述芯片入口区和所述芯片出口区分别与所述芯片区形成大于90
°
的夹角。
[0011]优选地，所述第一过渡区、所述第二过渡区和所述芯片区彼此平行。
[0012]优选地，沿第一方向、第二方向和第三方向，所述芯片流道结构均为轴对称结构；
[0013]所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直，所述第一方向与所述通入物的流通方向相同。
[0014]优选地，所述夹角的设置范围为110
°
至160
°
。
[0015]优选地，所述芯片区位于所述芯片流道结构的最底部，并且呈水平设置；
[0016]多个所述测序孔设置在所述芯片区的底部。
[0017]优选地，多个所述测序孔以阵列的方式分布；
[0018]所述通入物流经所述阵列中的沿着与所述流通方向垂直的方向上的每排中的每个所述测序孔的速度相同。
[0019]优选地，相邻两次导入的所述通入物不相融，使得第N+1次导入的所述通入物与第N次导入的所述通入物之间形成接触部，所述接触部在所述芯片流道结构内平移，使得所述接触部形成为垂直于所述通入物的流通方向的类平面。
[0020]优选地，所述通入物是气体或者所述通入物是为极性溶剂或非极性溶剂的液体。
[0021]优选地，沿所述通入物的流通方向，所述第一过渡区包括顺次连通的第一直通区和渐扩区，所述渐扩区形成为与所述芯片入口区连通的扩口结构；
[0022]沿所述通入物的流通方向，所述第二过渡区包括顺次连通的渐缩区和第二直通区，所述渐缩区形成为与所述芯片出口区连通的缩口结构。
[0023]优选地，所述渐扩区与所述第一直通区共面，所述渐缩区与所述第二直通区共面。
[0024]优选地，沿所述通入物的流通方向，所述第一过渡区包括第一直通区，所述芯片入口区形成为扩口结构；
[0025]沿所述通入物的流通方向，所述第二过渡区包括第二直通区，所述芯片出口区形成为缩口结构。
[0026]优选地，所述芯片流道结构还包括：
[0027]入口部，设置在所述第一过渡区的上游，所述入口部与所述第一过渡区呈角度设置，所述通入物由所述入口部流向所述芯片区的通道形成为向下延伸的阶梯式结构；
[0028]出口部，设置在所述第二过渡区的下游，所述出口部与所述第二过渡区呈角度设置，所述通入物由所述芯片区流向所述出口部的通道形成为向上延伸的阶梯式结构。
[0029]优选地，沿所述通入物的流通方向，位于所述芯片出口区的始端形成为与所述芯片区连通的出口相交部；
[0030]所述出口相交部的等效直径与所述芯片区的等效直径的比值不大于3；
[0031]所述等效直径D的公式为：
[0032][0033]式中，A为所述芯片流道结构的横截面面积；
[0034]P为所述芯片流道结构的横截面周长；
[0035]h为A的高度尺寸；
[0036]w为A的宽度尺寸；
[0037]所述横截面为垂直于所述通入物的流通方向的平面。
[0038]优选地，沿所述通入物的流通方向，位于所述芯片入口区的末端形成为与所述芯片区连通的入口相交部；
[0039]所述入口相交部的等效直径与所述芯片区的等效直径的比值不大于3。
[0040]优选地，所述芯片入口区的等效直径与所述芯片区的等效直径的比值不大于3。
[0041]优选地，所述芯片出口区的等效直径与所述芯片区的等效直径的比值不大于3。
[0042]优选地，沿所述通入物的流通方向，所述芯片区的上表面的端部与同侧的且位于所述芯片流道结构的底壁的端部之间的连线形成为所述入口相交部的最大高度尺寸h
max1
；或形成为所述出口相交部的最大高度尺寸h
max2
。
[0043]优选地，沿所述通入物的流通方向，所述入口相交部的末端形成为竖直向下延伸的第一过渡段；所述出口相交部的始端形成为竖直向上延伸的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芯片流道结构，其特征在于，沿通入物在所述芯片流道结构内的流通方向，所述芯片流道结构包括：顺次设置的第一过渡区、芯片入口区、芯片区、芯片出口区和第二过渡区；所述第一过渡区与所述芯片入口区呈角度设置，所述第二过渡区与所述芯片出口区呈角度设置；所述芯片区形成有凹陷的测序孔；所述芯片入口区和所述芯片出口区分别与所述芯片区形成大于90
°
的夹角。2.根据权利要求1所述的芯片流道结构，其特征在于，所述第一过渡区、所述第二过渡区和所述芯片区彼此平行。3.根据权利要求1所述的芯片流道结构，其特征在于，沿第一方向、第二方向和第三方向，所述芯片流道结构均为轴对称结构；所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直，所述第一方向与所述通入物的流通方向相同。4.根据权利要求1所述的芯片流道结构，其特征在于，所述夹角的设置范围为110
°
至160
°
。5.根据权利要求1所述的芯片流道结构，其特征在于，所述芯片区位于所述芯片流道结构的最底部，并且呈水平设置；多个所述测序孔设置在所述芯片区的底部。6.根据权利要求1所述的芯片流道结构，其特征在于，多个所述测序孔以阵列的方式分布；所述通入物流经所述阵列中的沿着与所述流通方向垂直的方向上的每排中的每个所述测序孔的速度相同。7.根据权利要求1所述的芯片流道结构，其特征在于，相邻两次导入的所述通入物不相融，使得第N+1次导入的所述通入物与第N次导入的所述通入物之间形成接触部，所述接触部在所述芯片流道结构内平移，使得所述接触部形成为垂直于所述通入物的流通方向的类平面。8.根据权利要求1所述的芯片流道结构，其特征在于，所述通入物是气体或者所述通入物是为极性溶剂或非极性溶剂的液体。9.根据权利要求1所述的芯片流道结构，其特征在于，沿所述通入物的流通方向，所述第一过渡区包括顺次连通的第一直通区和渐扩区，所述渐扩区形成为与所述芯片入口区连通的扩口结构；沿所述通入物的流通方向，所述第二过渡区包括顺次连通的渐缩区和第二直通区，所述渐缩区形成为与所述芯片出口区连通的缩口结构。10.根据权利要求9所述的芯片流道结构，其特征在于，所述渐扩区与所述第一直通区共面，所述渐缩区与所述第二直通区共面。11.根据权利要求1所述的芯片流道结构，其特征在于，沿所述通入物的流通方向，所述第一过渡区包括第一直通区，所述芯片入口区形成为扩口结构；沿所述通入物的流通方向，所述第二过渡区包括第二直通区，所述芯片出口区形成为缩口结构。
12.根据权利要求1所述的芯片流道结构，其特征在于，所述芯片流道结构还包括：入口部，设置在所述第一过渡区的上游，所述入口部与所述第一过渡区呈角度设置，所述通入物由所述入口部流向所述芯片区的通道形成为向下延伸的阶梯式结构；出口部，设置在所述第二过渡区的下游，所述出口部与所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明钊，冯昌喜，张悠纳，严勇，朱睿，
申请(专利权)人：北京齐碳科技有限公司，
类型：新型
国别省市：