检测电极结构以及检测孔板的制作方法

本实用新型的实施例涉及一种检测电极结构以及检测孔板。

背景技术：

液体活检是指使用人体体液，例如血浆、唾液、脑脊液、尿液、眼泪以及母乳等，通过遗传或表观遗传的信息来评估组织的生理或病理状态。

孔板是生物领域一种常用用于培养、存储、测量或分析的容器。孔板通常包括96个微孔，因此也被称为96孔板。孔板通常采用透明的材料制成，以便于观察和测量。孔板可应用于液体活检，然而，使用通常的孔板进行液体活检的反应时间较长、成本较高、灵敏度较低并且对实施的环境要求较高，因此其应用的范围较窄，无法满足市场的需求。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种检测电极结构以及检测孔板。该检测电极结构可通过工作电极施加电压以形成电场，从而可使带电标靶物质移动、富集，通过对置电极可获取如标靶物质的浓度等检测信号并输出该检测信号，从而可实现对标靶物质的快速、准确检测。另外，通过将工作电极和对置电极设置为宽度均匀的线状结构，并将第一线状部和第二线状部在检测区相互交替且等距间隔设置可形成稳定均一的电场，并且可检测到细微的电流，从而可提高检测精度。

本实用新型至少一个实施例提供一种检测电极结构，其包括：衬底基板，所述衬底基板包括至少一个检测区；工作电极，所述工作电极设置在所述衬底基板上并配置为施加电压以形成电场；以及对置电极，所述对置电极设置在所述衬底基板上并配置为获取检测信号并输出所述检测信号，所述工作电极包括至少一个宽度均匀的第一线状部，所述对置电极包括至少一个宽度均匀的第二线状部，所述第一线状部和所述第二线状部设置在所述检测区并且相互交替等距间隔设置。

例如，在本实用新型一实施例中，在该检测电极结构中，所述工作电极包括弧状的第一主体部以及与从所述第一主体部延伸而出的多个相互平行的所述第一线状部，所述对置电极包括弧状的第二主体部以及与从所述第二主体部延伸出的多个相互平行的所述第二线状部，所述第一主体部与所述第二主体部相对设置，所述多个第一线状部与所述多个第二线状部交替间隔等距设置。

例如，在本实用新型一实施例中，在该检测电极结构中，所述工作电极包括螺旋状排列的所述第一线状部，所述对置电极包括螺旋状排列的所述第二线状部，所述第一线状部与所述第二线状部同心交替间隔等距设置。

例如，在本实用新型一实施例中，在该检测电极结构中，所述第一线状部和所述第二线状部的宽度范围为3-20mil。

例如，在本实用新型一实施例中，在该检测电极结构中，所述第一线状部和所述第二线状部的间距为3-20mil。

例如，在本实用新型一实施例中，在该检测电极结构中，还包括：参考电极，所述参考电极设置在所述检测区边缘。

例如，在本实用新型一实施例中，在该检测电极结构中，所述工作电极和所述对置电极的材料包括金。

例如，在本实用新型一实施例中，在该检测电极结构中，所述工作电极和所述对置电极设置在同一平面内。

本实用新型至少一个实施例提供一种检测孔板，其包括：盒体，所述盒体包括多个通孔；以及多个检测电极结构，所述检测电极结构设置在所述盒体的底部，所述检测电极结构为上述任一项所述的检测电极结构，并且，所述检测区设置在所述通孔的底部并将所述通孔的底部密封。

例如，在本实用新型一实施例中，在该检测孔板中，所述通孔为圆柱形通孔并且成矩阵排列在所述盒体中，所述通孔的数量为四的倍数，四个相邻的所述通孔对应的检测电极结构中的四个所述工作电极电性相连。

例如，在本实用新型一实施例中，该检测孔板还包括电路板，所述电路板与所述检测电极结构电性相连。

附图说明

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。

图1为本实用新型一实施例提供的一种检测电极结构的平面示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的另一种检测电极结构的平面示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的另一种检测电极结构的平面示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的另一种检测电极结构的平面示意图；

图5a为本实用新型一实施例提供的一种检测孔板的立体示意图；

图5b为本实用新型一实施例提供的一种检测孔板的平面示意图；

图6为本实用新型一实施例提供的一种检测孔板的局部立体示意图；

图7为本实用新型一实施例提供的另一种检测孔板的局部立体示意图；

图8为本实用新型一实施例提供的另一种检测孔板的局部立体示意图；

以及

图9为本实用新型一实施例提供的一种检测孔板的局部侧视示意图。

具体实施方式

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。

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。“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。

在液体活检领域中，液体活检因为捕获靶标分子的反应时间较长、成本较高、灵敏度较低等原因，其应用的范围较窄。并且，由于进行液体活检通常需要在洁净室(clean room)内进行，使得液体活检很难进入消费市场。本申请的发明人想到利用电极产生电场来使标靶物质移动并聚集，然后利用电信号来分析标靶物质的浓度等信息，并且利用精密的电极图案设计，从而可迅速、准确地进行液体活检测。

本实用新型实施例提供一种检测电极结构以及检测孔板。该检测电极结构包括衬底基板，该衬底基板包括至少一个检测区；设置在衬底基板上的工作电极，该工作电极配置为施加电压以形成电场；以及设置在衬底基板上的对置电极，该对置电极配置为获取检测信号并输出所述检测信号。工作电极包括至少一个宽度均匀的第一线状部，对置电极包括至少一个宽度均匀的第二线状部，第一线状部和第二线状部设置在检测区并且相互交替且等距间隔设置。该检测电极结构可通过工作电极施加电压以形成电场，从而可使带电标靶物质移动、富集，通过对置电极可获取如标靶物质的浓度等检测信号并输出该检测信号，从而可实现对标靶物质的快速、准确检测。另外，通过将工作电极和对置电极设置为宽度均匀的线状结构，并将第一线状部和第二线状部在检测区相互交替且等距间隔设置可形成稳定均一的电场，并且可检测到细微的电流，从而可提高检测精度。

下面结合附图对本实用新型实施例提供的检测电极结构和检测孔板进行说明。

实施例一

本实施例提供一种检测电极结构，图1示出一种检测电极结构的平面示意图，该检测电极结构包括：衬底基板101，衬底基板101包括至少一个检测区域102；工作电极103，工作电极103设置在衬底基板101上并配置为施加电压以形成电场；以及对置电极104，对置电极104设置在衬底基板101上并配置为获取检测信号并输出所述检测信号。例如，这里的工作电极103和对置电极104均设置在衬底基板的同一表面上，因此，工作电极103和对置电极104可以是位于同一平面内。如图1所示，工作电极103包括至少一个宽度均匀的第一线状部1031；对置电极104包括至少一个宽度均匀的第二线状部1041；第一线状部1031和第二线状部1041设置在检测区102内并且相互交替等距间隔设置。需要说明的是，上述的工作电极103和对置电极104的结构相同，因此，位于图1右侧的电极104可配置为施加电压以形成电场的工作电极；位于图1左侧的电极103可配置为获取检测信号并输出所述检测信号的对置电极，本公开在此不作限定。另外，该检测电极结构可通过设置多个检测区域102以进行多组检测，进行对照以进一步提高检测精度。

在本实施例提供的检测电极结构中，工作电极103可施加电压产生电场来使标靶物质移动并聚集，例如，工作电极103可施加方波交变电压，先使得待检测液体中包括靶标物质的带电的物质向工作电极103移动富集，使得靶标物质可与工作电极103上探针(可与靶标物质结合的物质，例如DNA聚合分子)结合，然后转变电压的极性，使得带电的物质中其他没有与探针结合的物质远离工作电极103(电场对靶标物质的作用力设置为小于靶标物质与探针的结合力)；然后，对置电极104可获取关于标靶物质的检测信号并将检测信号输出，例如，与探针结合的靶标物质会与特定的试剂发生反应而产生电流，因此对置电极104可通过检测电流来获取关于标靶物质的检测信号并将检测信号输出；然后，通过分析输出的检测信号可得出关于标靶物质的信息(例如靶标物质的浓度)，从而可迅速、准确地进行检测。由于第一线状部1031和第二线状部1041是宽度均匀的线状结构，并且在检测区102内，第一线状部1031和第二线状部1041在检测区102内相互交替等距间隔设置，由此，工作电极103的第一线状部1031可在检测区102产生均匀的电场，对置电极104的第二线状部1041可在检测区102可检测到细微的电流，因此可提高检测的精度。另外，由于工作电极103的第一线状部1031与第二线状部1041交替间隔设置，从而可控制形成在工作电极103上探针的密度和均匀度，不会使得探针过密，从而给靶标物质与探针的结合提供空间，提高靶标物质与探针的结合的效率，从而既可提高液体活检的反应速度，又可进一步提高检测的精度。

需要说明的是，本实施例提供的检测电极结构不仅可以检测核酸，还可以检测蛋白质等生物分子。因此，本实施例提供的检测电极结构可以适用于针对ctDNA、基因组DNA、RNA(包含非编码RNA，如microRNA、lncRNA、circRNA等)、SNP、外泌体等生物标记物的检测试剂盒，以满足临床的不同需求。另外，本实施例提供的检测电极结构还可应用于液体活检(ctDNA检测)以及病原微生物核酸检测以及非编码RNA(microRNA)、外泌体检测及药物代谢酶和药物作用靶点基因等的生物检测方面。

例如，在本实施例一示例提供的检测电极结构中，如图1所示，检测区102的形状为圆形，工作电极103可包括弧状的第一主体部1030以及与从第一主体部1030延伸而出的多个相互平行的第一线状部1031。对置电极104包括弧状的第二主体部1040以及与从第二主体部1040延伸出的多个相互平行的第二线状部1041。第一主体部1030与第二主体部1040相对设置，多个第一线状部1031与多个第二线状部1041设置在检测区102内并交替间隔等距设置。也就是说，工作电极103和对置电极104呈梳齿状结构，并且工作电极103和对置电极104互相交叉以形成插指状结构。需要说明的是，检测区的范围可包括多个第一线状部与多个第二线状部，还可包括第一主体部和第二主体部，本公开在此不作限制。另外，本实施例中的工作电极可不设置与探针直接接触的固定部，因此第一线状部可做成宽度均匀的线状，从而提供更均匀的电场，使得探针的排列更规则，从而提高检测的效率和精度。

例如，图2示出了另一种检测电极结构的平面示意图，检测区102的形状为圆形，工作电极103包括螺旋状排列的第一线状部1031，对置电极104包括螺旋状排列的第二线状部1041，第一线状部1031与第二线状部1041设置在检测区102内并且交替间隔等距设置。

例如，在本实施例一示例提供的检测电极结构中，第一线状部的宽度与第二线状部的宽度相同，从而可提高检测的精度；另外，第一线状部和第二线状部的宽度范围可为3-20mil(千分之一英寸)。

例如，在本实施例一示例提供的检测电极结构中，第一线状部和第二线状部的间距范围可为3-20mil(千分之一英寸)。

例如，在本实施例一示例提供的检测电极结构中，第一线状部的宽度与第二线状部的宽度等于第一线状部和第二线状部的间距。由此，从而可进一步提高电场的均匀度以及检测的均匀度，从而可提高检测的精度。

例如，图3是另一种检测电极结构的平面示意图，图4是另一种检测电极结构的平面示意图；如图3或图4所示，本实施例一示例提供的检测电极结构还包括设置在检测区边缘的参考电极，由于参考电极设置在检测区边缘，第一线状部和第二线状部的外侧，因此参考电极在获取关于标靶物质的检测信号的过程中可提供对照，可消除工作电极的极性误差，从而进一步提高检测的精度。

例如，在本实施例一示例提供的检测电极结构中，工作电极和对置电极的材料包括金。由于金元素化学性质稳定不与待检测液体反应并且具有较低的阻抗，从而可进一步提高检测的精度。当然，本实用新型实施例包括但不限于此，也可采用其他导电物质，例如铂或氧化铟锡等。

实施例二

本实施例提供一种检测孔板，该检测孔板包括：盒体200以及检测电极结构100。如图5a和图5b所示，盒体200包括多个通孔211。通孔的尺寸可参照通常的96孔板的设计，当然，本公开包括但不限于此，通孔的尺寸可根据待检测液体的浓度和种类进行设计。如图6和7所示，检测电极结构100设置在盒体200的底部，检测电极结构100可为上述实施例一中任一的检测电极结构，并且，检测区102设置在通孔211的底部并将通孔211的底部密封。另外，检测电极结构100的衬底基板101与盒体200可采用同样的材料制作。由此，可在由检测区102和通孔211组成的容置空间中盛放待检测液体，从而对待检测液体进行检测。例如，工作电极103可施加方波交变电压，以形成垂直于通孔211底面的垂直电场，先使得待检测液体中包括靶标物质的带电的物质从通孔211的各个位置向通孔211的底部运动，并向工作电极103移动富集，使得靶标物质可与工作电极103上探针(可与靶标物质结合的物质，例如DNA聚合分子)结合，然后转变电压的极性，使垂直于通孔211底面的垂直电场的方向反转，使得待检测液体中的带电的物质中其他没有与探针结合的物质从通孔211的底部向通孔211的上部运动，从而使得带电的物质中其他没有与探针结合的物质远离工作电极103(电场对靶标物质的作用力设置为小于靶标物质与探针的结合力)；然后，对置电极104可获取关于标靶物质的检测信号并将检测信号输出，例如，与探针结合的靶标物质会与特定的试剂发生反应而产生电流，因此对置电极104可通过检测电流来获取关于标靶物质的检测信号并将检测信号输出；然后，通过分析输出的检测信号可得出关于标靶物质的信息(例如靶标物质的浓度)。因为本实施例提供的检测孔板包括上述实施例一中任一的检测电极结构，因此也具有与该检测电极结构对应的技术效果，重复之处在此不再赘述。

例如，在本实施例提供的检测孔板中，如图5b所示，多个通孔211成矩阵排列在盒体200中。如图6或图7所示，多个通孔211为圆柱形通孔。需要说明的是，本实用新型实施例包括但不限于此，多个通孔211的形状还可为方形柱体、三角形柱体或其他柱体。

例如，在本实施例提供的检测孔板中，多个通孔211的数量为四的倍数，如图8所示，四个相邻的通孔211对应的检测电极结构中的四个工作电极103电性相连。例如，衬底基板101上形成有导线111以及导线112，导线111将四个工作电极103电性相连；导线112分别与四个对置电极104电性相连以将对置电极104的电信号引出。由此，这四个相邻的通孔可作为一个检测组，在该检测组内，由于四个工作电极电性相连，施加在四个工作电极上的电压一致，四个相邻的通孔可更好地进行对照实验，因此可进一步提高检测精度。当然，本实用新型实施例包括但不限于此，还可将任意个数的通孔对应的检测电极结构中的任意个数的工作电极电性相连，以提供一致的电压。

例如，如图9所示，本实施例提供的检测孔板还包括：电路板110，电路板与检测电极结构电性相连。电路板110上可设置放大电路以放大对置电极或参考电极输出的电信号，以提高检测精度；电路板110上也可设置稳压电路以向工作电极提供稳定的电压，以提高检测精度。当然，本公开包括但不限于此，电路板110上还可设置过流、过压保护电路等。

例如，如图9所示，电路板110可设置在衬底基板101下，从而更合理地利用空间，当然，电路板110也可设置在其他位置，本公开在此不做限制。

有以下几点需要说明：

(1)本实用新型实施例附图中，只涉及到与本实用新型实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本实用新型的实施例的附图中，层或微结构的厚度和尺寸被放大。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

(3)在不冲突的情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。

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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。