一种用于生物检测的电极载片的制作方法

1.本发明涉及电极芯片技术领域，尤其是用于对细菌、病毒、分子细胞等样品进行检测和分析的电极载片。


背景技术：

2.细菌、病毒、分子细胞等检测和分析在很多方面都有巨大的潜在用途，例如：人类疾病诊断和食品中病原体检测。
3.现有的检测和分析一般采用电化学检测载片、生物检测载片和修饰电极载片等载片进行检测，需要将待测样品滴加到载片上，然后对于样品进行检测、分析。
4.一般的电极载片通常为全裸芯片，无法对滴加的液体进行限制，在检测过程中，在同一检测单元位点中，无法很好的防止液体流到特定电极区域以外，滴加的液体位置不可控。而且，每次滴加的液体所覆盖的面积有波动，会导致试剂或样品中成分接触率不同，导致检测会出现较大的误差。此外，在滴加完成之后，因芯片的移动、振动，转移时的倾斜等变化，容易导致液体泄露。
5.不同于全裸芯片，另一种芯片使用涂料覆盖引线部分，从而形成了覆盖引线部分的芯片。这种芯片通过涂料圈定了电极总的范围，能够使滴加的液体所覆盖的面积基本相同，但这种相同仅局限于液体覆盖整个电极区域的情形，无法进行更加精细化的滴加操作，依然存在液体位置不可控，难以抵抗振动、倾斜等问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于生物检测的电极载片。该电极载片可以使液体滴加于特定位置，并使滴加覆盖范围基本相同，还可以有效抵抗振动、倾斜对检测造成的不利影响，减少非特异性分子残留。
7.为实现上述目的，本发明提供一种用于生物检测的电极载片，包括基板和检测电极，所述基板具有第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，所述检测电极设于所述基板的第一表面，所述检测电极包括中间电极和外围电极，所述中间电极和外围电极之间具有彼此隔离的间隔区域，所述间隔区域设有内疏水部。
8.可选地，所述内疏水部的投影形状与所述间隔区域的投影形状相一致或相仿。
9.可选地，所述内疏水部为疏水层或疏水结构。
10.可选地，所述疏水层直接形成于所述基板的第一表面，或者，所述疏水层贴合于所述基板的第一表面。
11.可选地，所述疏水层的厚度小于所述检测电极的厚度，或者，所述疏水层的厚度等于所述检测电极的厚度，或者，所述疏水层的厚度大于所述检测电极的厚度。
12.可选地，所述疏水结构为形成在所述间隔区域表面的粗糙结构。
13.可选地，所述粗糙结构的高度落差小于100微米。
14.可选地，所述内疏水部与所述中间电极和/或外围电极之间设有空白区域。
15.可选地，所述空白区域的宽度小于等于2mm。
16.可选地，所述内疏水部与所述中间电极和/或外围电极之间设有亲水部。
17.可选地，所述检测电极凸设于所述基板的第一表面或嵌设于所述基板的第一表面。
18.可选地，所述基板设有穿孔，所述穿孔内设有导电材料，以在所述基板的第二表面形成搭接电极；所述搭接电极与所述检测电极电性连接。
19.可选地，所述基板设有多个检测电极，相邻的所述检测电极之间设有阻隔板或阻隔壁，以形成能够容纳各所述检测电极的容器或开口的腔体。
20.可选地，所述阻隔板或阻隔壁至少包括一侧壁，且至少一侧壁的表面为疏水面。
21.可选地，所述基板的第一表面在所述检测电极的外侧区域设有外疏水部。
22.可选地，用于检测待检液体，所述待检液体为含有人体、动植物、微生物代谢产物中至少一种的液体，或者，含有细胞或微生物的液体，或者，含有细胞器和微生物组成结构的液体，或者，含有核酸、蛋白质、生物标志物、抗生素中至少一种的液体。
23.本发明所提供的电极载片在中间电极和外围电极之间的间隔区域设有内疏水部，在检测电极区域滴加待测样品后，内疏水部可以使待测样品能够自动缩聚成比较高的圆包，从而在同一检测单元位点中，能够将特定的试剂或样品滴加在特定电极上，例如可以准确滴加在中间电极上，防止滴加的时候液体流到特定电极区域以外，使的滴加的液体位置可控， 并保证每次滴加时覆盖的面积基本相同，能够达到尽量完全覆盖整个特定电极的目的，从而减小检测误差，并且内疏水部可以使滴加的待测样品具有更好的形状保持能力，在滴加完成之后，不会因芯片的移动、振动，转移时的倾斜等变化导致液体泄露，具有良好的抗干扰性能。此外，由于内疏水部的存在，检测电极区域在清洗之后不容易出现残留，从而避免对下次检测造成污染，使得电极载片在重复使用过程中始终能够保持基本一致的检测精度。
附图说明
24.图1为本发明第一实施例公开的一种用于生物检测的电极载片的结构示意图；图2为图1所示电极载片的截面示意图；图3为图1所示电极载片在中间电极上滴加待测样品后的截面示意图；图4为本发明第二实施例公开的一种用于生物检测的电极载片的截面示意图；图5为图4所示电极载片在中间电极上滴加待测样品后的示意图；图6为本发明第三实施例公开的一种用于生物检测的电极载片的截面示意图；图7为本发明第四实施例公开的一种用于生物检测的电极载片的截面示意图；图8为本发明第五实施例公开的一种用于生物检测的电极载片的截面示意图；图9为本发明第六实施例公开的一种用于生物检测的电极载片的截面示意图；图10为本发明第七实施例公开的一种用于生物检测的电极载片的截面示意图；图11为本发明第八实施例公开的一种用于生物检测的电极载片的截面示意图图12为待测样品缩聚成圆包后，与电极表面的夹角示意图。
25.图中：1.基板
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2.检测电极
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21.中间电极
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22、23.外围电极
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3.间隔区域4.第一疏
水层
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5.待测样品
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6.第二疏水层
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7.疏水结构
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8.搭接电极
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9.阻隔壁
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10.第三疏水层。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
27.在本文中，“上、下、左、右”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，说明书文字有对方向定义的部分，优先采用文字定义的方向，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
28.如图1、图2所示，在第一具体实施例中，提供了一种用于检测待检液体的电极载片，待检液体可以是含有人体、动植物、微生物代谢产物中至少一种的液体，或者，含有细胞或微生物的液体，或者，含有细胞器和微生物组成结构的液体，或者，含有核酸、蛋白质、生物标志物、抗生素中至少一种的液体。
29.具体地，该电极载片主要由基板1和检测电极2组成，基板1具有第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，由导电材料构成的检测电极2以凸出的形式设置在基板1的第一表面，导电材料可以是金属导电材料或非金属导电材料，例如碳基的电极、ito等化合物型，检测电极2分为一个中间电极21和两个外围电极22、23，中间电极21大体位于中央位置，两个外围电极22、23以包围中间电极21的形式设置在中间电极21的外围，其中，外围电极22所占的区域较大，外围电极23所占的区域较小，外围电极22与外围电极23相互独立，两者之间留有较小的间隙，各电极的尾部均形成有引出部或电连部，中间电极21和外围电极22、23之间具有彼此隔离的间隔区域3，间隔区域3设有位于中间电极外围的第一疏水层4。
30.第一疏水层4形成位于检测电极2内部的内疏水部，其厚度小于检测电极2的厚度，第一疏水层4的形成可以通过镀膜的方式直接形成于基板1的第一表面，镀膜可以通过真空镀、磁控溅射等方式进行制作，当然还可以通过沉积的方式在基板1第一表面沉积疏水层，也可以通过涂布工艺、印刷的工艺、喷涂的方式、打印的方式形成第一疏水层4。由于第一疏水层4形成在特定的区域，因此，还可以用掩膜的方式在间隔区域3形成第一疏水层4。
31.当然，制备基板1本身的材料就可以具有疏水性能，这样就不需要在所述基板1第一表面再设置疏水层，可以直接在基板1表面设置检测电极2即可。
32.另外，为了简化第一疏水层4的制备工艺，同样可以采用贴合的工艺将第一疏水层4贴合到指定的区域，此时第一疏水层4是单独的一个产品形态，其形状可以与中间电极21和外围电极22、23之间的间隔区域3的形状相一致或相仿，当载片需要第一疏水层4时，可以采用贴合的工艺直接在需要的区域贴合第一疏水层4，采用贴合工艺形成的第一疏水层4的优势在于，第一疏水层4本身这个产品可以通过卷对卷的工艺去生产，这样可以增加第一疏水层4的制备效率，卷对卷生产疏水层的方式可以是喷涂、辊涂、打印等方式。
33.当然，本实施例示出的只是检测电极的一种形状结构，在其他实施例中，可根据检测需求、生产工艺要求等，灵活地设计检测电极2的形状和结构，例如，中间电极21呈圆形，两个外围电极22、23组合后呈具有缺口（注：缺口是外围电极22、23之间的间隙）的圆环形，
等等。
34.如图3、图12所示，在设有内疏水部的检测电极区域滴加待测样品5后，由于第一疏水层4位于电极区域的内部，使的待测样品5能够自动缩聚成比较高的圆包，此时待测样品5与其表面形成了夹角a、b，两个夹角的度数可以相同，也可以不同，且范围在60
°
≤a≤135
°
。这样，待测样品5的位置可控性比较好，具有更好的形状保持能力，并且由于具有第一疏水层4，残留样品也容易清理。
35.例如，当需要使用某种液体对中间电极21进行修饰时，由于间隔区域3内设有第一疏水层4，所滴加的一滴或多滴液体便可以准确附着在中间电极21上，而不会沾染到外围电极22、23上，能够实现更为精细化的操作，待完成修饰后，进行正式的检测时，当所滴加的待测样品5的量超过第一疏水层4对液滴的形状保持能力时，待测样品5又可以完全覆盖整个电极区域，同时与中间电极21和外围电极22、23相接触，实现正常的检测和分析功能。
36.如图4、图5所示，第二实施例与第一实施例相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。
37.相对于第一实施例，本实施例提供的电极载片同样在中间电极21和外围电极22、23之间的间隔区域3，设有包绕中间电极21的第一疏水层4，此第一疏水层4在电极载片上形成位于检测电极2内部的内疏水部，与第一实施例的不同之处在于，第一疏水层4的厚度等于检测电极2的厚度。
38.将第一疏水层4设计成与检测电极2具有相同的厚度，一方面可以使电极区域的上表面更加平整，从而有利于形成更加稳定的液滴形状，另一方面，较为平整的上表面不存在沟槽、边角部位，更加易于进行清洗，不容易残留待测样品或清洗液。
39.如图6所示，第三实施例与第一实施例相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。
40.相对于第一实施例，本实施例提供的电极载片同样在中间电极21和外围电极22、23之间的间隔区域3，设有包绕中间电极21的第一疏水层4，此第一疏水层4在电极载片上形成位于检测电极2内部的内疏水部，与第一实施例的不同之处在于，基板1的第一表面在检测电极区域以外的区域设有第二疏水层6，从而形成外疏水部，外疏水部与内疏水部的厚度基本相同，两者的厚度都小于检测电极2的厚度。
41.通过在检测电极2的外侧区域设置外疏水部，可以在待测样品5完全覆盖检测电极2后，使其具有良好的可控性和形状保持能力，并在清洗后，有效避免残留。
42.如图7所示，第四实施例与第一实施例相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。
43.相对于第一实施例，本实施例提供的电极载片同样在中间电极21和外围电极22、23之间的间隔区域3，设有位于检测电极2内部的内疏水部，与第一实施例的不同之处在于，内疏水部为形成在间隔区域表面的疏水结构7，此疏水结构7为通过粗糙结构实现疏水功能的结构，粗糙面的高度落差小于100微米。
44.当然，检测电极区域以外的区域同样可以设置疏水结构，在不影响载片的使用以及检测性能的前提下，疏水结构7可以通过粒子轰击的方式在基板1表面形成，也可以通过刻蚀的方式形成，还可以通过激光直接在基板1的表面直写出疏水结构，还可以采用模具注塑或压印形成。
45.通过采用疏水结构7来代替第一疏水层4，可以实现与第一疏水层4基本相同的功能，使得电极载片的结构形式更加多样化，丰富了电极载片的种类，从而在实施时具有更多的选择。
46.如图8所示，第五实施例与第四实施例相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。
47.相对于第四实施例，本实施例提供的电极载片同样在中间电极21和外围电极22、23之间的间隔区域3，设有由疏水结构7形成的内疏水部，与第四实施例的不同之处在于，检测电极2内嵌于基板1的第一表面。
48.具体地，基板1表面设有凹陷结构，在凹陷结构内部填充有导电材料，形成检测电极2，导电材料可以是金属颗粒、金属线、金属膜等，还可以是其他的非金属导电材料，凹陷结构可以通过蚀刻或者光刻的方式，或者激光直写的方式形成，或者采用模具注塑或压印形成，凹陷结构的截面可以是长方形、正方形、梯或者异形等形状；导电材料的厚度可以小于凹陷结构的深度，但是导电材料的厚度不小于1纳米。
49.由于检测电极2内嵌于基板1的上表面，因此，检测电极2的上表面能够与基板1的上表面相齐平，一方面，可以便于在基板1上形成检测电极2，使检测电极2与基板1结合的更加紧密，不易脱落，另一方面，整个检测载片的上表面也更加平整，从而使待测样品5具有良好的可控性和形状保持能力，并易于进行清洗。
50.如图9所示，第六具体实施例与第五实施例相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。
51.相对于第五实施例，本实施例提供的电极载片，其检测电极2同样内嵌于基板1的第一表面，与第五实施例的不同之处在于，检测电极2并没有完全嵌入基板1，其至少有一部分导电材料高出基板1的上表面，同时，采用第一疏水层4代替疏水结构7来形成内疏水部。
52.这种电极载片，由于整合了第一实施例和第五实施例的结构，因此，同时具有第一实施例和第五实施例的部分优点。
53.如图10所示，第七具体实施例与第一实施例相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。
54.相对于第一实施例，本实施例提供的电极载片同样在中间电极21和外围电极22、23之间的间隔区域3，设有由第一疏水层4形成的内疏水部，且第一疏水层4的厚度小于检测电极2的厚度，与第一实施例的不同之处在于，基板1上设有穿孔，穿孔可以通过激光打孔形成，也可以通过蚀刻或者光刻的技术形成，还可以采用模具注塑预先压入的方式形成，且穿孔贯穿基板1，穿孔内填充有导电材料，形成搭接电极8，搭接电极8与检测电极2之间电性连接。
55.通过设置搭接电极8，可以连接外部电路，从而对待测样品5进行加热以及检测分析，也可以将检测电极2的检测信号传输到外接电路。
56.如图11所示，第八具体实施例与第一实施例相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。
57.相对于第一实施例，本实施例提供的电极载片同样在中间电极21和外围电极22、23之间的间隔区域3，设有由第一疏水层4形成的内疏水部，且第一疏水层4的厚度小于检测电极2的厚度，与第一实施例的不同之处在于，检测电极区域之间设有阻隔壁9（或阻隔板），
形成一容器或开口腔体，且检测电极2位于容器内或腔体内。
58.通过设置阻隔壁9（或阻隔板），可以防止相邻区域的待测样品相互污染，另一方面可以在检测电极区域滴加更多的待测样品；而且，阻隔壁9（或阻隔板）侧面也可以设有第三疏水层10，以方便后续清洗，且清洗后不会出现待测样品挂壁的情形。
59.在另外一些实施例中，内疏水部与中间电极21和/或外围电极22、23之间可设有空白区域，空白区域的宽度小于等于5mm；或者，内疏水部与中间电极21和/或外围电极22、23之间设有亲水部。这样，可以更加精准地对于待测样品5的位置进行控制。
60.上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，电极由其他的导体材料构成；或者，用于形成内疏水部的疏水层厚度大于检测电极的厚度；又或者，疏水层可以是一整体结构，也可以是由间断式的疏水结构组成，例如疏水层分割为若干小段；又或者，仅设有一个外围电极；又或者，检测电极可以由两个电极构成，或者四个电极组成，或者多个电极组成等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
61.以上对本发明所提供的电极载片进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。