检测芯片及反应系统的制作方法

1.本公开的实施例涉及一种检测芯片及反应系统。


背景技术：

2.聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，pcr)是一种用于放大扩增特定的dna片段的分子生物学技术，其能将微量的脱氧核糖核酸(dna) 大量复制，使其数量大幅增加。与传统的pcr技术不同，数字聚合酶链式反应(digital pcr，dpcr)芯片技术是将核酸样本充分稀释，使每个反应单元内的目标分子(即dna模板)的数量少于或者等于1个，在每个反应单元中分别对目标分子进行pcr扩增，扩增结束后对各个反应单元的荧光信号进行统计学分析，从而实现对单分子dna的绝对定量检测。由于dpcr 具有灵敏度高、特异性强、检测通量较高、定量准确等优点而被广泛应用于临床诊断、基因不稳定分析、单细胞基因表达、环境微生物检测和产前诊断等领域。


技术实现要素：

3.本公开至少一个实施例提供一种检测芯片，包括：第一基板；微腔限定层，位于所述第一基板上，且限定多个微反应室；加热电极，位于所述第一基板上且相比于所述微腔限定层更靠近所述第一基板，配置为在通电之后释放热量；其中，所述加热电极包括多个子电极，所述多个微反应室在所述第一基板上的正投影与至少两个子电极在所述第一基板上的正投影交叠，所述多个子电极中的至少两个子电极在通电之后的单位时间发热量不同。
4.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述加热电极在通电之后允许电流沿第一方向流动，所述多个子电极沿第二方向间隔设置，所述第二方向与所述第一方向垂直，所述多个子电极中的每个具有在所述第二方向上相对的两侧，所述多个子电极包括第一子电极和至少一个第二子电极，所述第一子电极仅在两侧中的一侧具有相邻的子电极，所述第二子电极在两侧均有相邻的子电极，所述第二子电极的电阻值大于所述第一子电极的电阻值。
5.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述第二子电极沿所述第二方向的宽度小于所述第一子电极沿所述第二方向的宽度。
6.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述至少一个第二子电极包括多个第二子电极，所述多个第二子电极沿所述第二方向间隔设置，在所述第二方向上，从所述加热电极的中心向所述加热电极的边缘延伸的方向上，所述多个第二子电极的电阻值依次减小。
7.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，在所述第二方向上，从所述加热电极的中心向所述加热电极的边缘延伸的方向上，所述多个第二子电极沿所述第二方向的宽度依次增大。
8.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述至少一个第二子电极包括多个第二子电极，所述多个第二子电极沿所述第二方向间隔设置，所述多个第二子电极的电阻
值基本上相等。
9.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述多个第二子电极沿所述第二方向的宽度基本上相等。
10.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，相邻的子电极之间的间隔距离为1
‑
200微米。
11.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述多个子电极至少之一的截面的形状为矩形、梯形、三角形或波浪形，所述截面平行于所述第一基板。
12.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述多个子电极的数量大于或等于3。
13.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述多个子电极在所述第一基板上的正投影依次套叠，除了位于所述加热电极的中心的子电极以外的子电极的正投影为环形，所述多个子电极彼此绝缘。
14.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述多个子电极位于不同层或同一层。
15.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述多个子电极至少之一的截面的形状为方环形、圆环形或椭圆环形，所述截面平行于所述第一基板。
16.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述多个子电极的数量大于或等于2。
17.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述加热电极的材料为透明导电材料。
18.例如，本公开一实施例提供的检测芯片还包括容置腔，其中，所述多个微反应室位于所述容置腔中，所述容置腔具有弧形边界。
19.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述微腔限定层还限定进样流道和出样流道，所述进样流道和所述出样流道均与所述容置腔连通，所述容置腔的弧形边界位于所述容置腔与所述进样流道和所述出样流道的连接处。
20.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述弧形边界的弧度小于或等于π/2。
21.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述进样流道和所述出样流道位于所述容置腔相对的两侧，所述弧形边界包括第一弧形边界和第二弧形边界，所述进样流道在所述第一弧形边界与所述容置腔连通，所述出样流道在所述第二弧形边界与所述容置腔连通。
22.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述进样流道的长度为 1000
‑
10000微米，所述出样流道的长度为1000
‑
10000微米。
23.例如，本公开一实施例提供的检测芯片还包括层叠设置在所述第一基板上的控制电路层和第一绝缘层，其中，所述控制电路层包括控制电路，所述第一绝缘层包括过孔，所述加热电极设置在所述第一绝缘层上，所述控制电路通过所述过孔与所述加热电极电连接，所述控制电路配置为向所述加热电极施加电信号以使所述加热电极通电。
24.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述控制电路层还包括至少一个连接电极，所述至少一个连接电极不被所述第一绝缘层覆盖且暴露于空气中。
25.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，在所述多个子电极在所述第一基板上的正投影依次套叠的情形，所述至少一个连接电极包括多个连接电极，所述多个连接电极划分为多组，多组连接电极与所述多个子电极一一对应，每组连接电极配置为通过所述控制电路向对应的子电极传输电信号。
26.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，多组连接电极传输的电信号彼此不同。
27.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，每组连接电极包括两个连接电极，所述两个连接电极分别位于所述检测芯片相对的两侧。
28.例如，本公开一实施例提供的检测芯片还包括反应区域和周边区域，其中，所述加热电极和所述多个微反应室位于所述反应区域中，所述连接电极位于所述周边区域中。
29.例如，本公开一实施例提供的检测芯片还包括亲水层和第二绝缘层，其中，所述亲水层至少覆盖所述多个微反应室中每个的侧壁和底部，所述第二绝缘层设置在所述加热电极与所述微腔限定层之间。
30.例如，本公开一实施例提供的检测芯片还包括第二基板，其中，所述第二基板与所述第一基板相对设置。
31.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述第一基板和所述第二基板均包括玻璃基板。
32.例如，本公开一实施例提供的检测芯片还包括疏水层，其中，所述疏水层覆盖所述第二基板朝向所述第一基板的一侧。
33.例如，本公开一实施例提供的检测芯片还包括进样口和出样口，其中，所述进样口和所述出样口均贯穿所述第二基板和所述疏水层，所述进样口和所述出样口位于所述多个微反应室相对的两侧。
34.例如，本公开一实施例提供的检测芯片还包括键合层，其中，所述键合层位于所述第一基板与所述第二基板之间，所述键合层与所述第二基板和所述微腔限定层包围而成的空间为所述容置腔。
35.例如，在本公开一实施例提供的检测芯片中，所述键合层的材料为热固胶或包含隔垫物的光敏胶。
36.本公开至少一个实施例还提供一种反应系统，包括控制装置和如本公开任一实施例所述的检测芯片，其中，所述控制装置与所述检测芯片电连接，且配置为向所述检测芯片施加电信号。
附图说明
37.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。
38.图1为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的示意框图；
39.图2为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的平面示意图；
40.图3为图2所示的检测芯片沿a
‑
a’的剖面示意图；
41.图4为图2所示的检测芯片沿b
‑
b’的剖面示意图；
42.图5为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的加热电极的平面示意图；
43.图6为本公开一些实施例提供的另一种检测芯片的加热电极的平面示意图；
44.图7a为本公开一些实施例提供的另一种检测芯片的加热电极的平面示意图；
45.图7b为本公开一些实施例提供的另一种检测芯片的加热电极的平面示意图；
46.图8为本公开一些实施例提供的另一种检测芯片的剖面示意图；
47.图9为本公开一些实施例提供的用于进行热效应仿真的检测芯片的示意图；
48.图10为图9所示的检测芯片的热效应仿真示意图；
49.图11为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的平面示意图；
50.图12a为图11所示的检测芯片的加热电极的平面示意图；
51.图12b为图12a所示的加热电极沿c
‑
c'的剖面示意图；
52.图12c为本公开一些实施例提供的另一种检测芯片的加热电极的平面示意图；
53.图13a为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的容置腔的俯视图；
54.图13b为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的容置腔的主视图；
55.图14为本公开一些实施例提供的一种反应系统的示意框图；以及
56.图15为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的使用方法的流程示意图。
具体实施方式
57.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。
58.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。
59.在进行pcr反应时，dna片段的双链结构在高温时变性形成单链结构，在低温时引物与单链按照碱基互补配对原则实现结合，在dna聚合酶最适宜温度实现碱基结合延伸，上述过程即为变性
‑
退火
‑
延伸的温度循环过程。通过变性
‑
退火
‑
延伸的多个温度循环过程，dna片段可实现大量复制。
60.为了实现上述温度循环过程，通常需要采用一系列的外部设备对检测芯片进行加热，使得设备体积庞大，操作复杂，且成本较高。通常的dpcr产品多采用硅基加工，难以大规模工业化生产，使得检测芯片的成本高昂且加工复杂。为了提高集成度，可以在检测芯片中集成控温膜层(例如，加热电极)。然而，这类检测芯片存在导热性能差、散热不均匀等问题，使得检测芯片中心的温度较高，而边缘的温度较低。为了使容纳反应体系溶液的微反应室处于控温均匀的部分，需要设计大面积留白区域，这些留白区域为边缘的低温区域，从而增
大了检测芯片的尺寸，限制了微反应室阵列数量的增加，难以达到较好的控温效果。
61.此外，由于检测芯片通常为微米级结构，会导致进样过程中表面张力作用显著，使得空气残留明显。残留的空气会在检测芯片的升降温过程中对反应体系溶液产生扰动，从而干扰检测结果，降低检测结果的准确性。
62.本公开至少一个实施例提供一种检测芯片及其使用方法、反应系统。该检测芯片可以实现高效、精确、均匀控温，提升温度均一性，缩小边缘低温区的面积，有效减小芯片尺寸，增加微反应室的数量，并且兼容半导体产线，可以实现大规模标准化生产。至少一些实施例提供的检测芯片还可以实现均匀进样，减少或避免残留气体，从而降低或避免气泡对检测结果的干扰。
63.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。
64.本公开至少一个实施例提供一种检测芯片，该检测芯片包括第一基板、微腔限定层和加热电极。微腔限定层位于第一基板上，且限定多个微反应室。加热电极位于第一基板上且相比于微腔限定层更靠近第一基板，配置为在通电之后释放热量。加热电极包括多个子电极，多个微反应室在第一基板上的正投影与至少两个子电极在第一基板上的正投影交叠，多个子电极中的至少两个子电极在通电之后的单位时间发热量不同。
65.图1为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的示意框图。例如，如图 1所示，检测芯片100包括第一基板10、微腔限定层11和加热电极12。第一基板10起保护、支撑等作用，例如可以为玻璃基板。微腔限定层11位于第一基板10上，且限定多个微反应室111。加热电极12位于第一基板10上且相比于微腔限定层11更靠近第一基板10，配置为在通电之后释放热量。
66.例如，加热电极12包括多个子电极。多个微反应室111在第一基板10 上的正投影与至少两个子电极在第一基板10上的正投影交叠。例如，多个子电极中的至少两个子电极在通电之后的单位时间发热量不同。这里，单位时间发热量是指在单位时间内该子电极释放的热量，单位时间可以为1秒、 10秒、1分钟、10分钟等，本公开的实施例对此不作限制。例如，在多个子电极中，可以仅有两个子电极的单位时间发热量不同，也可以有3个或4个子电极的单位时间发热量不同，还可以全部子电极的单位时间发热量彼此不同，本公开的实施例对此不作限制。
67.例如，可以采用多种方式使得子电极的单位时间发热量不同。例如，在一些示例中，可以通过使子电极的电阻值不同，从而使子电极在接收相同电信号的情形下的单位时间发热量不同。例如，在另一些示例中，也可以使子电极各自接收的电信号不同，从而使各子电极可以独立控制，进而使得单位时间发热量不同。当然，本公开的实施例不限于此，还可以采用其他适用的方式使得子电极的单位时间发热量不同，这可以根据实际需求而定。
68.通过使子电极的单位时间发热量不同，从而可以调节检测芯片100中不同部位的温度，可以实现高效、精确、均匀控温，提升温度均一性，缩小边缘低温区的面积，有效减小芯片尺寸，增加微反应室的数量。
69.例如，该检测芯片100可以用于进行聚合酶链式反应(例如，数字聚合酶链式反应)，并且还可以进一步用于反应之后的检测过程。例如，微反应室111用于容纳反应体系溶液，加热电极12在通电之后释放热量，从而对微反应室111中的反应体系溶液加热，使其进
行扩增反应。
70.图2为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的平面示意图，图3为图 2所示的检测芯片沿a
‑
a’的剖面示意图，图4为图2所示的检测芯片沿b
‑
b’的剖面示意图。
71.例如，如图2、图3和图4所示，在该检测芯片100中，微腔限定层11 位于第一基板10上，且限定多个微反应室111。相邻的微反应室111彼此(例如通过间隔壁)至少部分间隔开。例如，多个微反应室111中每个包括侧壁 111a和底部111b。微反应室111为反应体系溶液提供了容纳空间，进入微腔限定层11并移动至微反应室111的反应体系溶液的液滴会相对稳定地留置在微反应室111中。例如，微反应室111可以是微反应凹槽、凹陷等，只要具有能够容纳反应体系溶液的空间即可，本公开的实施例对此不作限定。例如，微反应凹槽或凹陷的深度可以约为10微米，也可以为其他适用的数值。
72.例如，多个微反应室111的形状可以相同，每个微反应室111的立体形状例如为近似的圆台体，也即是，如图2中的局部放大区域n、图3和图4 所示，在垂直于第一基板10的方向上的截面为近似的梯形且在平行于第一基板10的平面上的截面为近似的圆形。需要说明的是，也可以至少部分微反应室111的形状不相同。
73.需要说明的是，本公开的实施例中，微反应室111的形状不受限制，可以根据实际需求设计。例如，每个微反应室111的形状也可以为圆柱形、长方体形、多边棱柱、球体、椭球体等任意适用的形状。例如，微反应室111 在平行于第一基板10的平面上的截面形状可以为椭圆形、三角形、多边形、不规则的形状等，在垂直于第一基板10的方向上的截面形状可以为正方形、圆形、平行四边形、矩形等。
74.例如，如图2所示，多个微反应室111在第一基板10上均匀分布。例如，在第一基板10上，多个微反应室111呈阵列排布。这种方式可以使后续阶段对该检测芯片100进行光学检测时得到的荧光图像较为规则和整齐，以便于快速、准确地得到检测结果。当然，本公开的实施例不限于此，多个微反应室111在第一基板10上也可以不均匀分布，或者呈其他排列方式，本公开的实施例对此不作限制。
75.需要说明的是，本公开的实施例中，微反应室111的尺寸和数量可以根据实际需求而定，微反应室111的尺寸和数量与检测芯片100以及第一基板 10的尺寸相关。在微反应室111的尺寸不变的情况下，微反应室111的数量越多，相应地，检测芯片100以及第一基板10的尺寸也越大。例如，在当前的制备工艺下，在数十平方厘米的面积内，微反应室111的数量可以达到数十万个甚至数百万个，该检测芯片100的检测通量大。
76.例如，微腔限定层11的材料为光刻胶，例如为可厚膜加工的光刻胶，例如ps胶。该光刻胶可以通过旋涂的方式在第一基板10上形成，且厚度较大。例如，可以对微腔限定层11进行图案化并刻蚀，从而得到多个微反应室111，多个微反应室111间隔设置。
77.例如，如图2、图3和图4所示，加热电极12位于第一基板10上，加热电极12相比于微腔限定层11更靠近第一基板10。加热电极12配置为在通电之后允许电流沿第一方向流动以释放热量。例如，加热电极12沿第一方向的两端可接收电信号(例如电压信号或电流信号)，因此会在加热电极 12中产生沿第一方向流动的电流。当有电流流过加热电极12时会产生热量，该热量被传导至至少部分微反应室111中，以用于聚合酶链式反应。
78.需要说明的是，本公开的实施例中，第一方向不限于为图2中所示的方向，也可以为其他方向。当加热电极12接收电信号的位置改变时，第一方向也相应改变，这可以根据实
际需求而定，本公开的实施例对此不作限制。电流沿第一方向流动是指电流大体上沿第一方向流动，也即是，电流的实际流动方向与第一方向大体上一致，例如电流的实际流动方向与第一方向的夹角为锐角。
79.例如，加热电极12可以采用电阻率较大的导电材料制备，从而使该加热电极12在提供较小的电信号时产生较多的热量，以提高能量转化率。加热电极12例如可以采用透明导电材料制备，例如采用氧化铟锡(ito)、氧化锡等制备，由于这些透明导电材料不但具有比金属材料更大的电阻率而且具有透明性，从而可以在实现加热的同时还便于后续的光学检测。当然，本公开的实施例不限于此，加热电极12也可以采用其他适用的材料制备，例如金属等，本公开的实施例对此不作限制。
80.例如，加热电极12包括多个子电极，例如子电极121a、121b、122a、 122b、122c。这些子电极例如均为面状电极。多个子电极沿第二方向间隔设置，第二方向与第一方向垂直。例如，在该示例中，子电极121a、122a、122b、 122c、121b沿第二方向依序分布，且彼此之间具有间隙。例如，相邻的子电极之间的间隔距离为1
‑
200微米，例如1
‑
20微米、1
‑
15微米、1
‑
10微米或 1
‑
5微米。由于子电极之间的间隔距离相对于子电极自身的尺寸较小，因此在图2中用黑色线条表示子电极彼此之间的间隙。在该示例中，子电极的数量为5个。需要说明的是，在其他示例中，子电极的数量还可以为3个、4 个、6个等任意数量，而不限于5个，只需使子电极的数量大于或等于3即可，本公开的实施例对此不作限制。
81.例如，多个微反应室111在第一基板10上的正投影与至少两个子电极在第一基板10上的正投影交叠。这里，“正投影”是指沿垂直于第一基板10 的方向在第一基板10上的投影。例如，在该示例中，多个微反应室111在第一基板10上的正投影与子电极121a、121b、122a、122b、122c的正投影均有交叠。当然，本公开的实施例不限于此，在其他示例中，多个微反应室 111在第一基板10上的正投影也可以与子电极121a、121b、122a、122b、 122c中任意两个子电极、任意三个子电极或任意四个子电极的正投影交叠。
82.例如，多个子电极中的每个具有在第二方向上相对的两侧。例如，如图 2所示，该相对的两侧可以为每个子电极的左侧和右侧。多个子电极包括第一子电极121a、121b和第二子电极122a、122b、122c。第一子电极121a、 121b仅在两侧中的一侧具有相邻的子电极，第二子电极122a、122b、122c 在两侧均有相邻的子电极。
83.例如，在该示例中，如图2所示，第一子电极121a仅在右侧具有相邻的子电极，该相邻的子电极为第二子电极122a。第一子电极121b仅在左侧具有相邻的子电极，该相邻的子电极为第二子电极122c。第二子电极122a 在左侧和右侧均有相邻的子电极，这些相邻的子电极为第一子电极121a和第二子电极122b。第二子电极122b在左侧和右侧均有相邻的子电极，这些相邻的子电极为第二子电极122a和第二子电极122c。第二子电极122c在左侧和右侧均有相邻的子电极，这些相邻的子电极为第二子电极122b和第一子电极121b。
84.需要说明的是，本公开的实施例中，第一子电极和第二子电极是为了区分位于不同位置的子电极。如图2所示，将位于最左侧的子电极121a和最右侧的子电极121b称为第一子电极，而将其他子电极122a、122b、122c称为第二子电极。也即是，将位于外侧的子电极称为第一子电极，将不位于外侧的子电极称为第二子电极。例如，第一子电极的数量为2，这是由于多个子电极间隔设置后总有两个子电极位于外侧，例如最左侧和最右侧(当第一方向和第二方向改变时，外侧的方位也相应改变)。例如，第二子电极可以为1个，也可以为多个，
这可以根据实际需求而定，本公开的实施例对此不作限制。
85.例如，第二子电极的电阻值大于第一子电极的电阻值。例如，第二子电极122a、122b、122c中的任意一个的电阻值大于第一子电极121a、121b中的任意一个的电阻值，各个第二子电极122a、122b、122c的电阻值可以相等或不等，各个第一子电极121a、121b的电阻值可以相等或不等。通过使第二子电极的电阻值大于第一子电极的电阻值，可以使得第二子电极的单位时间发热量与第一子电极的单位时间发热量不同，例如使得第二子电极的单位时间发热量小于第一子电极的单位时间发热量。此时，第二子电极和第一子电极例如可以接收相同的电信号。
86.例如，第二子电极沿第二方向的宽度l2小于第一子电极沿第二方向的宽度l1。例如，在该示例中，如图2所示，第二子电极122a、122b、122c 沿第二方向的宽度相等且均为l2，第一子电极121a、121b沿第二方向的宽度相等且均为l1，l2<l1。通过使第二子电极的宽度小于第一子电极的宽度，可以在采用相同材料并使膜层厚度相同的情形下，使得第二子电极的电阻值大于第一子电极的电阻值。由此，可以简化生产工艺，降低生产成本。
87.需要说明的是，本公开的实施例中，也可以通过其他方式使第二子电极的电阻值大于第一子电极的电阻值，而不限于采用上述方式。例如，在一些示例中，可以采用电阻率不同的导电材料分别制备第一子电极和第二子电极，从而可以使第二子电极的电阻值大于第一子电极的电阻值，此时，第一子电极和第二子电极的宽度、厚度等可以相同。例如，在另一些示例中，采用相同的导电材料(例如ito)制备得到第一子电极和第二子电极之后，通过材料处理工艺(例如离子掺杂处理)对第二子电极进行处理，从而使第二子电极的电阻值增加，此时，第一子电极和第二子电极的宽度、厚度等可以相同。例如，在再一些示例中，可以将第一子电极和第二子电极设置在不同层，并采用不同的参数制备，例如，可以采用不同的材料、设置不同的宽度和厚度等，从而使第二子电极的电阻值大于第一子电极的电阻值。关于使第二子电极的电阻值大于第一子电极的电阻值的具体实现方式，不限于上文描述的方式，可以采用任意适用的方式，本公开的实施例对此不作限制。
88.当向加热电极12施加电信号时，第一子电极121a、121b的电阻值较小，从而可以释放更多热量，第一子电极121a、121b的单位时间发热量较大，以减轻边缘散热效应，从而提升加热电极12的边缘温度；第二子电极122a、 122b、122c的电阻值较大，从而可以释放较少的热量，第二子电极122a、 122b、122c的单位时间发热量较小，使得加热电极12的中心温度不至于过高。此时，多个子电极接收的电信号例如为相同的电信号，以减少信号数量。
89.由此，本公开实施例提供的检测芯片100可以实现高效、精确、均匀控温，提升温度均一性，可以解决通常的检测芯片的中心温度较高而边缘温度较低的问题，从而可以缩小边缘低温区的面积，有效减小芯片尺寸，增加微反应室的数量。并且，本公开实施例提供的检测芯片100可以使多个微反应室111接收到均匀的热量，不仅有助于提高检测芯片100内扩增反应的效率，还有助于提高检测结果的准确性。该检测芯片100可以更简便、更灵敏、无创伤式地检测血液、尿液等体液中提取的核酸分子，实现单细胞分析、癌症早期诊断和产前诊断等领域的辅助诊疗。
90.图5为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的加热电极的平面示意图。例如，在一些示例中，如图5所示，至少一个第二子电极包括多个第二子电极，分别为第二子电极122a、122b和122c，多个第二子电极122a、122b 和122c沿第二方向间隔设置。在第二方向
上，从加热电极12的中心向加热电极12的边缘延伸的方向上，多个第二子电极的电阻值依次减小。也即是，第二子电极122b的电阻值大于第二子电极122c的电阻值，第二子电极122b 的电阻值还大于第二子电极122a的电阻值。例如，如图5所示，从加热电极12的中心向左侧边缘延伸的方向上，第二子电极的电阻值依次减小；类似地，从加热电极12的中心向右侧边缘延伸的方向上，第二子电极的电阻值依次减小；位于加热电极12的中心处的第二子电极(也即第二子电极 122b)的电阻值最大。第二子电极122a、122b和122c中任意一个的电阻值大于第一子电极121a和121b中任意一个的电阻值。
91.例如，在第二方向上，从加热电极12的中心向加热电极12的边缘延伸的方向上，多个第二子电极沿第二方向的宽度依次增大。也即是，第二子电极122b的宽度l2b小于第二子电极122c的宽度l2c，第二子电极122b的宽度l2b还小于第二子电极122a的宽度l2a。例如，第二子电极122a的宽度l2a与第二子电极122c的宽度l2c可以相等或不等。例如，如图5所示，从加热电极12的中心向左侧边缘延伸的方向上，第二子电极的宽度依次增大；类似地，从加热电极12的中心向右侧边缘延伸的方向上，第二子电极的宽度依次增大；位于加热电极12的中心处的第二子电极(也即第二子电极122b)的宽度l2b最小。第二子电极122a、122b和122c中任意一个的宽度(也即l2a、l2b和l2c中的任意一个)小于第一子电极121a和121b中任意一个的宽度(也即l1a和l1b中的任意一个)。
92.图6为本公开一些实施例提供的另一种检测芯片的加热电极的平面示意图。例如，在一些示例中，如图6所示，至少一个第二子电极包括多个第二子电极，分别为第二子电极122a、122b和122c，多个第二子电极122a、122b 和122c沿第二方向间隔设置。例如，多个第二子电极122a、122b和122c 的电阻值基本上相等。这里，“基本上相等”是指第二子电极122a的电阻值、第二子电极122b的电阻值以及第二子电极122c的电阻值中任意两者的差值小于一定范围，例如，小于5％或10％。当然，“基本上相等”也可以指第二子电极122a的电阻值、第二子电极122b的电阻值以及第二子电极122c的电阻值完全相等。例如，第二子电极122a、122b和122c中任意一个的电阻值大于第一子电极121a和121b中任意一个的电阻值。
93.例如，多个第二子电极122a、122b和122c沿第二方向的宽度基本上相等。也即是，第二子电极122a的宽度l2a、第二子电极122b的宽度l2b和第二子电极122c的宽度l2c基本上相等。这里，“基本上相等”是指宽度 l2a、l2b以及l2c中任意两者的差值小于一定范围，例如，小于5％或10％。当然，“基本上相等”也可以指宽度l2a、l2b以及l2c完全相等。例如，第二子电极122a、122b和122c中任意一个的宽度(也即l2a、l2b和l2c中的任意一个)小于第一子电极121a和121b中任意一个的宽度(也即l1a和 l1b中的任意一个)。
94.需要说明的是，本公开的实施例中，多个第二子电极的电阻值彼此之间的大小关系、两个第一子电极的电阻值彼此之间的大小关系均可以根据实际需求而定，本公开的实施例对此不作限制，只需保证第二子电极中任意一个的电阻值大于第一子电极中任意一个的电阻值即可。
95.例如，多个子电极至少之一的截面的形状为矩形、梯形、三角形或波浪形，该截面平行于第一基板10。例如，在一些示例中，如图2、图5和图6 所示，各个子电极的截面的形状为矩形，也即是，在对加热电极12进行图案化设计时采用矩形分割设计。例如，在另一些示例中，如图7a所示，加热电极12包括4个子电极，各个子电极的截面的形状为梯形(例如直角梯形)，第一子电极121a和121b的平均宽度较大，第二子电极122a和122b 的平均宽度较小。
例如，在再一些示例中，如图7b所示，加热电极12包括 3个子电极，各个子电极的截面的形状为波浪形，第一子电极121a和121b 的宽度较大，第二子电极122a的宽度较小。
96.需要说明的是，本公开的实施例中，子电极的截面的形状不受限制，可以为任意的规则形状或不规则形状，也即是，可以采用任意适用的方式对加热电极12进行图案化分割，这可以根据实际需求而定。多个子电极的截面的形状可以相同，也可以不同，本公开的实施例对此不作限制。子电极的尺寸也不受限制，这可以根据实际需求而定，例如根据检测芯片的尺寸而定。
97.例如，在一些实施例中，如图2、图3和图4所示，该检测芯片100还包括层叠设置在第一基板10上的控制电路层13和第一绝缘层14，以及还包括亲水层15、第二绝缘层16、至少一个进样口31和至少一个出样口32。
98.例如，控制电路层13设置在第一基板10上。控制电路层13包括控制电路131，控制电路131配置为向加热电极12施加电信号以使加热电极12 通电。加热电极12接收到该电信号后，可以在电信号的作用下产生热量，从而对微反应室111进行加热。例如，控制电路131可以包括开关晶体管、导线、放大电路、处理电路中的一个或多个部件，也可以包括其他任意适用的电路元件和结构，本公开的实施例对此不作限制。
99.需要说明的是，在图3和图4中，控制电路层13(控制电路131)被表示为多个分离的部分(例如图中所示的多个斜纹块状区域)，但是，这仅是为了表示控制电路层13中可以包括多个不同的电路元件和结构，而不代表这是控制电路层13的实际结构。例如，控制电路层13实际上可以为多层结构，该多层结构中可以设置开关晶体管、导线、电阻、电容或其他适用的电路结构，这可以根据实际需求而定，本公开的实施例对此不作限制。控制电路层13可以采用金属、透明导电材料、半导体材料、绝缘材料等任意适用的材料制备，通过多个工艺，使这些材料形成多层结构，从而形成控制电路层13及其中的控制电路131。
100.第一绝缘层14设置在第一基板10上且覆盖控制电路层13。加热电极 12设置在第一绝缘层14上。第一绝缘层14包括贯穿第一绝缘层14的过孔 141，控制电路131通过过孔141与加热电极12电连接。过孔141的形状可以为圆柱形、圆台形等。例如，过孔141的具体设置位置不受限制，可以根据实际需求而定，例如根据控制电路131的版图设计而定。第一绝缘层14 为控制电路层13和加热电极12提供必要部位的绝缘隔离，并且提供平坦的表面以便于将加热电极12设置在第一绝缘层14上。第一绝缘层14可以采用无机绝缘材料或有机绝缘材料制备。例如，第一绝缘层14的材料为二氧化硅或氮化硅等。
101.例如，如图2和图4所示，控制电路层13还包括至少一个连接电极132，连接电极132不被第一绝缘层14覆盖且暴露于空气中。连接电极132用于与另行提供的设备电连接以接收电信号，并将该电信号传输至控制电路131。例如，当连接电极132采用金属材料制备时，可以对连接电极132进行电镀、热喷镀或真空镀等处理，从而在连接电极132的表面形成金属保护层，以防止连接电极132氧化，且不影响其导电性能。
102.例如，在该示例中，如图2所示，控制电路层13包括4个连接电极132。最左侧的连接电极132和最右侧的连接电极132分别连接至围绕加热电极12 的导线，该导线通过第一绝缘层14中的一个或一些过孔与加热电极12的一端电连接。位于中间的两个连接电极132通过第一绝缘层14中的一个或一些过孔与加热电极12的另一端电连接。当施加电信号时，加热电极12中会产生沿第一方向流动的电流。
103.例如，连接电极132还可以包括接触部分132a(如图2所示，例如为 pad区域)，该接触部分132a也不被第一绝缘层14覆盖。例如，该接触部分 132a为尺寸较大的方块形，从而可以方便地与另行提供的设备中的探针或电极接触连接，其接触面积大，能够稳定地接收电信号。通过这种方式，可以使检测芯片100实现即插即用，操作简单，使用方便。
104.需要说明的是，本公开的实施例中，连接电极132的数量不受限制，可以为一个或多个，这可以根据实际需求而定，例如根据需要接收的信号数量以及需要达到的可靠程度而定。
105.例如，如图2所示，该检测芯片100包括反应区域21和周边区域22。加热电极12和多个微反应室111位于反应区域21中，连接电极132位于周边区域22中。例如，反应区域21与周边区域22互补，周边区域22为检测芯片100中除了反应区域21以外的区域。
106.例如，如图3和图4所示，亲水层15至少覆盖多个微反应室111中每个的侧壁111a和底部111b，亲水层15具有亲水疏油的特性。例如，亲水层 15还可以覆盖微腔限定层11中多个微反应室111之间的区域。由于微反应室111的表面(即侧壁111a和底部111b)设置有亲水层15，从而提高了微反应室111的亲水性，在外界没有对反应体系溶液施加驱动力的情况下，反应体系溶液可以基于毛细现象而自动逐渐进入每个微反应室111内，从而实现自动进样和样品填装。
107.例如，亲水层15的材料为经过表面碱处理的硅氧化物或氧氮化硅，硅氧化物例如为二氧化硅(sio2)。表面碱处理是指采用碱溶液对硅氧化物或氧氮化硅覆盖微反应室111的侧壁111a和底部111b的部分进行浸泡处理，以进行表面改性从而形成亲水层15。例如，用于表面碱处理的碱溶液为氢氧化钾(koh)溶液，该氢氧化钾溶液的质量分数约为0.4％。例如，采用该氢氧化钾溶液浸泡硅氧化物或氧氮化硅覆盖微反应室111的侧壁111a和底部 111b的部分，浸泡时间约为15分钟，然后进行清洗、烘干等操作，从而可以实现改性以形成亲水层15。表面碱处理的操作方法简单，所用试剂的成本低，易于获取，且不需要复杂的外部设备，可以提高处理效率。
108.需要说明的是，本公开的实施例中，用于表面碱处理的碱溶液不限于氢氧化钾溶液，也可以采用其他适用的碱溶液，并且，碱溶液的浓度(例如质量分数)不受限制，这可以根据实际需求而定。
109.需要说明的是，本公开的实施例中，亲水层15也可以采用其他合适的无机或有机材料制备，表面改性方法也可以采用其他合适的改性方法，只要保证亲水层15具有亲水性即可。例如，亲水层15可以采用亲水性材料直接制备。又例如，亲水层15可以采用不具有亲水性的材料制备，在这种情况下，需要在亲水层15的远离微腔限定层11的表面进行亲水化处理，从而使该亲水层15远离微腔限定层11的表面具有亲水性。例如，若采用非亲水性材料，例如氮化硅等，可以对其进行亲水化处理，例如选择采用凝胶化改性法、紫外辐射法、等离子体法等方法，例如可以使非亲水性材料的表面具有亲水基团，以使其具有亲水性。
110.例如，对表面改性前、表面改性后的微反应室进行表面亲疏水性测试。这里，“表面改性前的微反应室”表示没有在微反应室的底部和侧壁设置亲水层时的微反应室，以下称为第一微反应室；“表面改性后的微反应室”表示在微反应室的底部和侧壁设置有亲水层时的微反应室，即本公开的实施例提供的检测芯片100中的微反应室111，以下称为第二微反应室。
111.例如，在测试过程中，采用去离子水为测试液滴，并测试该液滴在微反应室的表面(底部或侧壁)的接触角。第一测试液滴的体积为9.92l，对于第一微反应室，第一测试液滴与第一微反应室的表面的左接触角θ1约为50.21
°
，第一测试液滴与第一微反应室的表面的右接触角θ2约为50.38
°
，从而得到第一测试液滴与第一微反应室的表面的平均接触角约为50.29
°
。第二测试液滴的体积为3.19l，对于第二微反应室，第二测试液滴与第二微反应室的表面的左接触角θ3约为13.50
°
，第二测试液滴与第二微反应室的表面的右接触角θ4约为12.57
°
，从而得到第二测试液滴与第二微反应室的表面的平均接触角约为13.03
°
。由此可知，在本公开的一些实施例中，由于微反应室111表面设置有亲水层15，从而使得亲水性得到大幅提高，液滴与该微反应室111表面的接触角较小。
112.例如，如图3和图4所示，第二绝缘层16设置在加热电极12与微腔限定层11之间。第二绝缘层16用于保护加热电极12，提供绝缘作用，防止液体侵蚀加热电极12，减缓加热电极12的老化，并且可以起到平坦化的作用。例如，第二绝缘层16可以采用无机绝缘材料或有机绝缘材料制备。例如，第二绝缘层16的材料为二氧化硅或氮化硅等。例如，第二绝缘层16的材料可以与第一绝缘层14的材料相同或不同。
113.例如，如图2所示，进样口31和出样口32位于多个微反应室111相对的两侧，例如沿第一方向位于多个微反应室111的两侧。例如，进样口31 为可注入反应体系溶液的通道，出样口32为可排出多余反应体系溶液或分离样品原液的通道。例如，反应体系溶液可以通过微量注射泵或通过移液枪注射到进样口31，然后通过自吸液进入到各微反应室111中。未进入到微反应室111的反应体系溶液通过出样口32排出检测芯片100。例如，进样口 31和出样口32关于检测芯片100的中轴线对称分布，从而可以使反应体系溶液在检测芯片100内的流动更均匀，便于反应体系溶液进入到各微反应室 111中。
114.图8为本公开一些实施例提供的另一种检测芯片的剖面示意图。例如，如图8所示，除了还进一步包括第二基板17、疏水层18和键合层19外，该实施例提供的检测芯片100与图2、图3和图4所示的检测芯片100基本相同。
115.在该实施例中，第二基板17与第一基板10相对设置，起保护、支撑、隔离等作用。第二基板17与第一基板10之间具有间隙。例如，第二基板17 可以为玻璃基板。
116.由于第一基板10和第二基板17均可以为玻璃基板，且微腔限定层11 可采用光刻胶制备，因此，该检测芯片100可以采用玻璃基结合半导体工艺的微加工方式制备，可以兼容半导体产线，制备简单，生产成本低，有助于实现大规模标准化生产。
117.需要说明的是，本公开的实施例中，第一基板10和第二基板17还可以采用其他合适的基板，本公开的实施例对此不作限制。例如，第一基板10 的形状和第二基板17的形状可以为矩形，也可以为其他适用的形状，本公开的实施例对此不作限制。
118.例如，疏水层18覆盖第二基板17朝向第一基板10的一侧。疏水层18 具有疏水亲油的特性，通过设置疏水层18，可以使反应体系溶液更容易进入每个微反应室111中。例如，疏水层18的材料为经过等离子体(plasma) 改性处理的硅氮化物。当然，本公开的实施例不限于此，疏水层18也可以采用树脂或其他适用的无机或有机材料，只要保证疏水层18朝向微腔限定层11的一侧具有疏水性即可。例如，疏水层18可以采用疏水性材料直接制备。又例如，疏水层18可以采用不具有疏水性的材料制备，在这种情况下，需要对该疏水层18朝向微腔限定层11一侧的表面进行疏水化处理，从而使该疏水层18具有疏水性。
119.在本公开的实施例中，亲水层15和疏水层18可以共同调节反应体系溶液的液滴的表面接触角，从而使检测芯片100实现自吸液进样和油封。例如，在该检测芯片100中，通过疏水层18改善微反应室111外面的疏水性能，而微反应室111内部表面的亲水性好，从而使反应体系溶液从微反应室111 外部向微反应室111内部浸润。因此，在亲水层15和疏水层18的共同作用下，反应体系溶液更容易进入每个微反应室111。
120.例如，前述的进样口31和出样口32均贯穿第二基板17和疏水层18(图 8中未示出)，从而便于液体流入和流出检测芯片100。例如，可以采用激光打孔的方式形成进样口31和出样口32。
121.例如，键合层19位于第一基板10与第二基板17之间，例如设置在检测芯片100的边缘处。键合层19可以使第一基板10和第二基板17彼此连接以成盒，且可以保持第一基板10和第二基板17之间的间距。例如，键合层19的材料为热固胶或包含隔垫物的光敏胶。例如，当采用热固胶时，热固胶所形成的膜层的厚度为50
‑
500微米；当采用包含隔垫物的光敏胶时，隔垫物的尺寸为50
‑
500微米(当隔垫物为圆球状时，隔垫物的直径为50
‑
500 微米)。例如，光敏胶可以为紫外(uv)硬化型的丙烯树脂。隔垫物的形状可以为圆球状、柱状或椭球状，此时，隔垫物可以放入光敏胶中均匀混合，再通过固化封装，使第一基板10和第二基板17对盒。
122.例如，键合层19与第二基板17和微腔限定层11包围而成的空间为容置腔。例如，通过设计键合层19的分布位置和形状，可以在使第一基板10 与第二基板17对盒的同时，形成所需要形状的容置腔。该容置腔的顶面例如由第二基板17限定，该容置腔的底面例如由微腔限定层11限定，该容置腔的侧面例如由键合层19限定。例如，容置腔为检测芯片100中的空腔。在检测芯片100的使用过程中，容置腔中充满连续相(例如矿物油)，反应体系溶液作为离散相进入各个微反应室111中。关于容置腔，将在后文进行详细说明，此处不再赘述。
123.例如，可以采用任意适用的工艺来制备键合层19，以使第一基板10与第二基板17对盒并形成所需要形状的容置腔。
124.例如，在一些示例中，键合层19的制备过程如下。将掺杂有隔垫物(例如直径为100微米)的uv胶放置在点胶机中。设置好封装外形、点胶速度等参数后，在第一基板10(此时第一基板10上已形成有各个膜层，例如控制电路层13、加热电极12和微腔限定层11等，此处不再一一列举)上实施点胶，点胶完毕后，通过吸盘移动第二基板17(此时第二基板17上已形成有疏水层18)。对准后使第一基板10与第二基板17贴合，然后立即给予紫外光照射，以使uv胶固化。
125.例如，在另一些示例中，键合层19的制备过程如下。对厚度约为100 微米的热固胶膜材料按照所需要的形状(例如容置腔的形貌)进行模切或者激光切割。揭去硬离型膜后，通过夹具将热固胶膜贴合在第二基板17(此时第二基板17上已形成有疏水层18)上。加热到120℃使热固胶膜产生粘性以与第二基板17粘合。降温后取出并揭去软离型膜，再与第一基板10(此时第一基板10上已形成有各个膜层，例如控制电路层13、加热电极12和微腔限定层11等，此处不再一一列举)对准并重复加热过程，使第一基板10 和第二基板17通过热固胶膜对盒。
126.例如，在一些示例中，如图8所示，该检测芯片100还可以包括温度传感器20。该温度传感器20设置在第一基板10远离微腔限定层11的一侧，配置为感测检测芯片100的反应
区域21的温度，由此实现更加精确的控温过程。温度传感器20可以为任意类型的温度传感器，本公开的实施例对此不作限制。当然，检测芯片100中也可以省略温度传感器20，在使用时由相应的控制设备或安装设备提供温度传感器，这可以根据实际需求而定，本公开的实施例对此不作限制。
127.图9为本公开一些实施例提供的用于进行热效应仿真的检测芯片的示意图，图10为图9所示的检测芯片的热效应仿真示意图。例如，该检测芯片 100为图2所示的检测芯片，第一子电极与第二子电极的宽度之比为1.25:1。根据图9和图10可知，该检测芯片100的反应区域21内的温度不仅沿第一方向的分布较为均匀，而且沿第二方向的分布也较为均匀。该检测芯片100 的反应区域21内的温度均一性好，可以实现高效、精确、均匀控温，从而缩小了边缘低温区的面积，可以有效减小芯片尺寸，增加微反应室的数量。
128.图11为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的平面示意图，图12a 为图11所示的检测芯片的加热电极的平面示意图。例如，如图11和图12a 所示，除了加热电极12和连接电极的设置方式之外，该实施例提供的检测芯片100与图2
‑
4所示的检测芯片100基本上相同。
129.例如，在该实施例中，加热电极12包括多个子电极，例如子电极123、 124、125。多个子电极123、124、125在第一基板10上的正投影依次套叠。除了位于加热电极12的中心的子电极以外的子电极的正投影为环形。也即是，子电极124的正投影包围子电极123的正投影，子电极125的正投影包围子电极124的正投影。除了位于加热电极12的中心的子电极123，其余子电极(也即子电极124和125)的正投影为环形。子电极123的正投影为实心图案。例如，子电极123、124、125的正投影彼此之间可以具有间隙，该间隙例如大于25微米。需要说明的是，该间隙的大小可以根据实际需求而定，例如，该间隙的大小也可以为0，也即是，子电极123、124、125的正投影之间也可以不存在间隙，本公开的实施例对此不作限制。
130.例如，多个子电极123、124、125彼此绝缘。例如，可以将子电极123、 124、125设置在不同层，以使其彼此绝缘。例如，也可以将子电极123、124、 125设置在同一层并保持一定间隙，从而使其彼此绝缘。
131.由于多个子电极123、124、125彼此绝缘，因此可以向子电极123、124、 125分别提供不同的电信号，使得子电极123、124、125的单位时间发热量不同。例如，在一些示例中，提供给子电极125的电信号较大(例如电压值较高)，从而使子电极125可以释放更多热量，使其单位时间发热量较大，以减轻边缘散热效应，从而提升加热电极12的边缘温度；提供给子电极123 的电信号较小(例如电压值较低)，从而使子电极123可以释放较少的热量，使其单位时间发热量较小，使得加热电极12的中心温度不至于过高。例如，提供给子电极124的电信号的大小介于上述两者之间。
132.由此，本公开实施例提供的检测芯片100可以实现高效、精确、均匀控温，提升温度均一性，可以解决通常的检测芯片的中心温度较高而边缘温度较低的问题，从而可以缩小边缘低温区的面积，有效减小芯片尺寸，增加微反应室的数量。并且，本公开实施例提供的检测芯片100可以使多个微反应室111接收到均匀的热量，不仅有助于提高检测芯片100内扩增反应的效率，还有助于提高检测结果的准确性。该检测芯片100可以更简便、更灵敏、无创伤式地检测血液、尿液等体液中提取的核酸分子，实现单细胞分析、癌症早期诊断和产前诊断等领域的辅助诊疗。
133.图12b为图12a所示的加热电极沿c
‑
c'的剖面示意图。需要注意的是，图12b中仅示出了加热电极12的剖面，该检测芯片100中的其他结构未在图12b中示出。
134.例如，如图12b所示，在一些示例中，多个子电极123、124、125位于不同层。例如，子电极123、124、125分别位于不同的3个膜层。子电极123 与子电极124之间、子电极124与子电极125之间均设置有层间绝缘层126，层间绝缘层126使子电极123、124、125彼此之间保持绝缘。层间绝缘层126 例如可以采用无机绝缘材料或有机绝缘材料制备。
135.在该示例中，加热电极12为多层结构，例如可以通过溅射、刻蚀、沉积等工艺形成多层ito膜，从而得到具有子电极123、124、125的加热电极 12。由于子电极123、124、125位于不同层，彼此之间通过层间绝缘层126 保持绝缘，因此子电极123、124、125在第一基板10上的正投影彼此之间可以不具有间隙，从而降低工艺难度。
136.需要说明的是，本公开的实施例中，多个子电极可以位于不同层，也可以位于同一层，这可以根据实际需求而定，本公开的实施例对此不作限制。例如，在其他示例中，子电极123、124、125可以位于同一层，通过设置间隙使子电极123、124、125彼此之间保持绝缘，此时加热电极12为单层结构，这样可以减小芯片厚度，使芯片更加轻薄。例如，当子电极123、124、 125位于不同层时，具体的膜层顺序不受限制。
137.例如，多个子电极至少之一的截面的形状为方环形、圆环形或椭圆环形，该截面平行于第一基板10。例如，在一些示例中，如图12a所示，子电极 124和125的截面的形状为方环形，相应地，子电极123的截面的形状为矩形或正方形。例如，在另一些示例中，如图12c所示，子电极124和125的截面的形状为圆环形，相应地，子电极123的截面的形状为圆形。
138.例如，子电极的截面的形状可以与多个微反应室111所形成的阵列的形状配合，以提升微反应室111所在区域的温度均一性。例如，在加热电极12 采用如图12a所示的形状时，多个微反应室111例如可以形成矩形阵列；在加热电极12采用如图12c所示的形状时，多个微反应室111例如可以形成圆形阵列。
139.需要说明的是，在该实施例中，子电极的数量可以根据实际需求而定，例如为2个、3个、4个或其他个数，只需保证子电极的数量大于或等于2 即可，本公开的实施例对此不作限制。
140.例如，如图11和图12a所示，在该检测芯片100中，控制电路层13 包括多个连接电极，例如连接电极134a、134b、135a、135b、136a、136b。这些连接电极划分为多组。例如，连接电极134a、134b为第一组，连接电极135a、135b为第二组，连接电极136a、136b为第三组，每组连接电极包括两个连接电极。
141.多组连接电极与多个子电极一一对应，每组连接电极配置为通过控制电路131向对应的子电极传输电信号。例如，连接电极的组数与子电极的数量相等。例如，第一组连接电极134a、134b与子电极125对应，且配置为通过控制电路131向子电极125传输第一电信号；第二组连接电极135a、135b 与子电极123对应，且配置为通过控制电路131向子电极123传输第二电信号；第三组连接电极136a、136b与子电极124对应，且配置为通过控制电路131向子电极124传输第三电信号。需要说明的是，这里采用控制电路131 中的导线137表示连接电极与对应的子电极的电连接关系，这仅为示意性的，而并非表示连接电极与对应的子电极的实际连接结构。
142.例如，多组连接电极传输的电信号彼此不同。也即是，上述第一电信号、第二电信
号和第三电信号彼此不同。例如，通过向多组连接电极分别提供彼此独立的第一电信号、第二电信号和第三电信号，可以独立控制各个子电极的发热功率，从而使各个子电极的单位时间发热量不同。例如，在一些示例中，第一电信号较大(例如电压值较高)，从而使子电极125可以释放更多热量，其单位时间发热量较大，以减轻边缘散热效应，从而提升加热电极12 的边缘温度。例如，第二电信号较小(例如电压值较低)，从而使子电极123 可以释放较少的热量，其单位时间发热量较小，使得加热电极12的中心温度不至于过高。例如，第三电信号小于第一电信号，并且大于第二电信号。
143.需要说明的是，多组连接电极传输的电信号彼此不同是指多组连接电极传输的电信号并非为同一个信号，也即是，这些电信号在至少一个时刻不同，而并非指这些电信号在每个时刻都彼此不同。例如，在一些时刻，多组连接电极传输的电信号可以是相同的，例如在使用该检测芯片100的初始时刻，多组连接电极传输的电信号可以是相同的，此时电信号较大，以使得检测芯片100快速升温。
144.例如，对于同一组连接电极，两个连接电极分别位于检测芯片100相对的两侧。例如，第一组连接电极中的连接电极134a、第二组连接电极中的连接电极135a、第三组连接电极中的连接电极136a位于检测芯片100的一侧，第一组连接电极中的连接电极134b、第二组连接电极中的连接电极135b、第三组连接电极中的连接电极136b位于检测芯片100的另一侧。由此，可以使每个子电极中产生均匀的电流。
145.需要说明的是，每一组连接电极中连接电极的数量不受限制，可以为2 个、3个、4个或其他任意个数，这可以根据实际需求而定。每组连接电极中连接电极的设置位置也不受限制，这可以根据实际需求而定。
146.例如，在使用该检测芯片100时，采用测温设备(例如红外测温仪)实时监控检测芯片100的正面图像，以获取实时温度信息。例如，如图12a所示，将编号q1、q2和q3处的温度信息t1、t2和t3进行检测和存储，温度信息t1、t2和t3分别反映的是子电极125、子电极124和子电极123的实时温度。然后，根据t1、t2、t3与第一目标温度的差距，利用pid(proportion integral differential)算法确定分别提供给第一组连接电极134a及134b、第三组连接电极136a及136b、第二组连接电极135a及135b各自的信号功率。进行检测
‑
计算多个循环处理，直至各个温度均达到第一目标温度。然后维持各个温度直至检测芯片100中的第一阶段反应结束。
147.当需要使检测芯片100的温度降低为第二目标温度时，断开电源，启动另行提供的降温单元(例如风扇)对检测芯片100的背部进行吹拂降温，同时使红外测温仪仍持续监控并获取实时温度信息。当检测芯片100的温度降低至第二目标温度附近时，根据t1、t2、t3与第二目标温度的差距，利用 pid算法确定分别提供给第一组连接电极134a及134b、第三组连接电极136a 及136b、第二组连接电极135a及135b各自的信号功率。然后维持各个温度直至检测芯片100中的第二阶段反应结束。
148.需要说明的是，该实施例中的检测芯片100中的其他结构和部件可以参考图2
‑
4中所示的检测芯片100，类似的结构此处不再赘述。
149.图13a为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的容置腔的俯视图，图 13b为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的容置腔的主视图。需要注意的是，由于容置腔为检测芯片内的空腔，为了体现容置腔的形状，图13a和图13b省略了检测芯片中包围容置腔的
其他结构，而主要示出容置腔的外形。
150.例如，在一些实施例中，如图13a和图13b所示，该检测芯片100还包括容置腔21。例如，容置腔21为检测芯片100中的空腔，多个微反应室 111位于容置腔21中。在检测芯片100的使用过程中，容置腔21中充满液体，例如连续相(例如矿物油)，反应体系溶液作为离散相进入各个微反应室111中。例如，容置腔21为由键合层19、第二基板17和微腔限定层11 包围而成的空间。例如，键合层19围绕多个微反应室111所组成的阵列的外周，从而使多个微反应室111位于容置腔21中。
151.例如，微腔限定层11还限定进样流道112a和出样流道112b，进样流道 112a和出样流道112b均与容置腔21连通。例如，进样流道112a还与进样口31连通，从而使液体可以从进样口31通过进样流道112a流入容置腔21。例如，出样流道112b还与出样口32连通，从而使液体可以从容置腔21通过出样流道112b以及出样口32流出检测芯片100。例如，进样流道112a和出样流道112b可以为直线形、折线形或曲线形等任意形状，这可以根据实际需求而定，本公开的实施例对此不作限制。例如，进样流道112a的长度为1000
‑
10000微米，出样流道112b的长度为1000
‑
10000微米，进样流道 112a的长度与出样流道112b的长度可以相等或不等。需要说明的是，在其他示例中，也可以省略进样流道112a和出样流道112b，而直接将进样口31 和出样口32设置在容置腔21的边界上。
152.如图13a和图13b所示，例如，容置腔21具有弧形边界cur，弧形边界cur为曲面，该曲面不仅在平行于第一基板10的平面内的轨迹为曲线，还在垂直于第一基板10的平面内的轨迹为曲线。例如，弧形边界cur包括第一弧形边界cur1和第二弧形边界cur2。第一弧形边界cur1和第二弧形边界cur2位于容置腔21相对的两侧。例如，容置腔21的弧形边界cur位于容置腔21与进样流道112a和出样流道112b的连接处。例如，在该示例中，进样流道112a和出样流道112b位于容置腔21相对的两侧，进样流道112a 在第一弧形边界cur1与容置腔21连通，出样流道112b在第二弧形边界cur2 与容置腔21连通。
153.例如，弧形边界cur的弧度小于或等于π/2，也即是，弧形边界cur对应的圆心角小于或等于90
°
。例如，第一弧形边界cur1和第二弧形边界cur2 的弧度均小于或等于π/2，第一弧形边界cur1的弧度与第二弧形边界cur2 的弧度可以相等或不等。
154.需要说明的是，本公开的实施例中，弧形边界cur为曲面，该曲面可以仅在平行于第一基板10的平面内的轨迹为曲线，也可以仅在垂直于第一基板10的平面内的轨迹为曲线，还可以在平行于第一基板10的平面和垂直于第一基板10的平面内均为曲线，本公开的实施例对此不作限制。
155.在本公开的实施例提供的检测芯片100中，通过设置弧形边界cur，可以实现均匀进样，有效避免空气进入容置腔21以产生气泡，减少或避免残留气体，从而降低或避免气泡对检测结果的干扰。
156.例如，对检测芯片的空气残余量进行仿真。在通常的检测芯片中，容置腔一般为立方形，也即，该容置腔不具有弧形边界。在注入液体后，检测芯片的容置腔中容易产生气泡，例如空气残余量为1.71％。这些气泡例如会聚集在容置腔的角落处，从而会干扰检测结果。然而，在本公开实施例提供的检测芯片100中，由于将容置腔21设置为具有弧形边界cur，因此可以避免产生气泡，例如空气残余量为0。因此，本公开实施例提供的检测芯片100 可以有效避免空气进入容置腔21，减少或避免残留气体，从而降低或避免气泡对检测结果的干
扰。
157.需要说明的是，本公开的实施例中，检测芯片100还可以包括更多或更少的部件，不限于上文描述的各个部件，这可以根据实际需求而定，本公开的实施例对此不作限制。
158.下面对本公开一些实施例提供的检测芯片100的制备工艺流程进行示例性说明。例如，该检测芯片100通过半导体产线的溅射(sputter)、等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition，pecvd)、反应离子刻蚀(reactive ion etching，rie etch)、光刻等工艺制备。
159.首先，清洗第一基板10(例如玻璃基板)。例如，第一基板10的厚度为 500微米。接着，在240℃下将金属材料沉积到第一基板10上，以形成控制电路层13。例如，控制电路层13的材料为钼
‑
钕铝合金
‑
钼(mo
‑
alnd
‑
mo) 的叠层结构，各个单层的厚度分别为200a、3000a、800a。
160.然后，在200℃下沉积第一绝缘层14，第一绝缘层14的材料为二氧化硅，厚度为3000a或4000a。接着，通过刻蚀工艺形成第一绝缘层14中的过孔141。例如，在该刻蚀工艺中，工艺参数可以依次设置为： 150mt/800w/400,o2/10s；60mt/800w/200,cf4/50,o2/200s； 130mt/800w/400,o2/40 cf4/30s；60mt/800w/200,cf4/50 o2/160s。
161.接着，沉积形成加热电极12。加热电极12的材料为ito，厚度可以为 560a、900a或1800a。需要注意的是，加热电极12例如为图2中所示的加热电极，该加热电极12包括多个子电极，例如包括第一子电极和第二子电极，第二子电极的宽度小于第一子电极的宽度，以使得第二子电极的电阻值大于第一子电极的电阻值。例如，在其他示例中，也可以通过类似的工艺形成如图12a所示的加热电极12。
162.然后，沉积形成第二绝缘层16。第二绝缘层16的材料为硅氮化物，厚度为3000a或4000a。或者，第二绝缘层16也可以为二氧化硅和硅氮化物的叠层结构，二氧化硅的厚度为1000a，硅氮化物的厚度为2000a。
163.接着，形成微腔限定层11。采用旋涂工艺涂覆ps胶，工艺参数为 30kpa\300rpm*10s，然后90℃前烘120s。将旋涂和前烘的步骤重复两次后，进行曝光，显影100s，接着230℃后烘30分钟。由此，可以形成具有多个微反应室111的微腔限定层11。
164.然后，形成亲水层15。在200℃沉积二氧化硅层，厚度为3000a。涂覆pr胶并对位曝光，显影暴露微反应室111。采用质量分数约为0.4％的氢氧化钾(koh)溶液浸泡暴露的微反应室111，浸泡时间约为15分钟，从而使覆盖微反应室111的侧壁111a和底部111b的二氧化硅改性，以得到亲水层15。
165.接着，在第二基板17上形成疏水层18。旋涂硅氮化物，工艺参数为 300rpm*10s，在90℃前烘120s，在230℃后烘30分钟。采用等离子体改性方法进行表面改性处理，使硅氮化物改性，从而形成疏水层18。
166.最后，采用键合工艺将第二基板17和第一基板10键合起来，对盒形成具有容置腔21的结构，由此可得到检测芯片100。例如，可以采用热固胶或包含隔垫物的光敏胶使第二基板17和第一基板10键合。具体键合方式可参考前文内容，此处不再赘述。
167.需要说明的是，本公开的实施例中，上述检测芯片100的制备工艺流程还可以包括更多的步骤和操作，各个步骤的执行顺序不受限制，这可以根据实际需求而定。
168.本公开至少一个实施例还提供一种反应系统，该反应系统包括控制装置和如本公
开任一实施例所述的检测芯片。该反应系统可以实现高效、精确、均匀控温，提升温度均一性，缩小检测芯片的边缘低温区的面积，有效减小芯片尺寸，增加微反应室的数量，并且使检测芯片兼容半导体产线，可以实现大规模标准化生产。至少一些实施例提供的反应系统还可以实现均匀进样，减少或避免残留气体，从而降低或避免气泡对检测结果的干扰。
169.图14为本公开一些实施例提供的一种反应系统的示意框图。例如，如图14所示，反应系统200包括控制装置210和检测芯片220。控制装置210 与检测芯片220电连接，且配置为向检测芯片220施加电信号。例如，检测芯片220为本公开任一实施例提供的检测芯片，例如前述的检测芯片100。例如，检测芯片220的多个微反应室可容纳反应体系溶液。控制装置210向检测芯片220的连接电极施加电信号，该电信号传输至检测芯片220的控制电路，并通过该控制电路施加至检测芯片220的加热电极，从而使加热电极释放热量，进而控制检测芯片220的反应区域的温度。检测芯片220的多个微反应室中容纳的反应体系溶液在适宜的温度下进行扩增反应。
170.例如，控制装置210可以实现为通用或专用的硬件、软件或固件等，例如还可以包括中央处理器(cpu)、嵌入式处理器、可编程逻辑控制器(plc) 等，本公开的实施例对此不作限制。
171.需要说明的是，本公开的实施例中，反应系统200还可以包括更多的部件，例如包括温度传感器、光学单元、降温单元、通信单元、电源等，本公开的实施例对此不作限制。关于反应系统200的详细说明和技术效果可以参考上文中关于检测芯片100的描述，此处不再赘述。
172.本公开至少一个实施例还提供一种检测芯片的使用方法，利用该使用方法，可以操作本公开任一实施例提供的检测芯片。利用该使用方法，可以实现高效、精确、均匀控温，提升温度均一性，缩小检测芯片的边缘低温区的面积，有效减小芯片尺寸，增加微反应室的数量。至少一些实施例提供的使用方法还可以实现均匀进样，减少或避免残留气体，从而降低或避免气泡对检测结果的干扰。
173.图15为本公开一些实施例提供的一种检测芯片的使用方法的流程示意图。例如，如图15所示，该使用方法包括以下操作：
174.步骤s310：使反应体系溶液进入多个微反应室111；
175.步骤s320：使加热电极12通电以释放热量。
176.例如，在步骤s310中，可以通过微量注射泵或通过移液枪将反应体系溶液注射到检测芯片100的进样口31，然后通过自吸液进入到各微反应室 111中。例如，在步骤s320中，加热电极12通电并释放热量。在一些示例中，在加热电极12中，由于第二子电极的电阻值大于第一子电极的电阻值，因此第二子电极释放的热量较少，第一子电极释放的热量较多。在另一些示例中，加热电极12包括多个子电极，各个子电极可以独立控制，以使中间的子电极释放的热量较少，使边缘的子电极释放的热量较多。由此，可以减轻边缘散热效应，提升加热电极12的边缘温度，并且使加热电极12的中心温度不至于过高，从而实现高效、精确、均匀控温，提升温度均一性，缩小边缘低温区的面积，有效减小芯片尺寸，增加微反应室的数量。多个微反应室111可以接收到均匀的热量，有助于提高检测结果的准确性。
177.需要说明的是，本公开的实施例中，上述使用方法还可以包括更多的步骤和操作，各个步骤的执行顺序不受限制，这可以根据实际需求而定。关于该使用方法的详细说明和
技术效果可以参考上文中关于检测芯片100的描述，此处不再赘述。
178.有以下几点需要说明：
179.(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。
180.(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。
181.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。