[實用新型]組合式光尋址電位傳感器測試平臺

無效

• 申請號: 201020665767.3
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN201993334U
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 賈蕓芳;郭子喻;張德賢;陳喬杉;陳新娟
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/416
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、所屬技術領域

本實用新型涉及一種光尋址電位傳感器檢測裝置的封裝設計，屬于檢測裝置封裝設計領域。

二、背景技術

光尋址電位傳感器(Light?addressable?potentiometric?sensors，LAPS)^[1]是一種基于半導體光電效應的敏感器件，主要應用于液態環境中化學量或生物量的檢測，與參比電極和對電極構成電化學檢測體系。這種傳感器是由若干個基于半導體光電效應的敏感單元構成的陣列，當滿足要求的激發光源照射在指定敏感單元時，在對電極和傳感器之間就會檢測到電流或電壓信號，未被照射的敏感單元不產生電信號。利用這種光照與輸出電信號之間的一一對應關系，使得LAPS可實現生物化學領域中多種物質的同時測量，是目前生化量傳感器的研究熱點之一。

光尋址電位傳感器測試平臺是指，將傳感器芯片、尋址光源陣列及其控制電路、電化學電極體系集成于一個測試裝置之中，為光尋址電位傳感器在生物或化學領域中的應用提供一個平臺。其中，LAPS芯片具有陣列結構，陣列中每一個單元就是一個可尋址的敏感點，例如基于LAPS的pH值圖像傳感器^[2]、多離子濃度檢測與呈像^[2，3]等；光源是傳感器具有可尋址功能的重要部分之一，目前主要有陣列式^[4]和掃描式^[2]兩種尋址方式，本實用新型提出的設計方案針對于陣列式光源系統；電化學電極體系是實現生化量檢測的條件，因此測試裝置中必須構建出液態測試環境，并將參比電極、工作電極、對電極組成三電極或二電極電化學測試體系。

LAPS的器件封裝和系統封裝，是傳感器檢測裝置中的重要問題。自該類型傳感器提出至今，先后有筆試^[4]、塑料卡片^[5]式兩大類封裝設計被提出。其中，筆試封裝將光源及其控制電路、LAPS芯片全部密封于筆式塑料腔體內，并將LAPS敏感單元暴露于被測環境中，使用時將筆式LAPS浸入被測液中，并配合參比電極、對電極，構成三電極檢測體系。該方法在器件封裝過程中未考慮儲液問題，工藝操作簡單；但更換LAPS芯片時，需要將筆式腔體拆開，將新的LAPS芯片與光源及其控制電路部分重新組裝。特別是，當LAPS中敏感單元的陣列結構發生變化時，整個測量裝置必須全部更換。可見，筆試封裝設計方案的靈活性較差。塑料卡片式LAPS，屬于器件級封裝，封裝后的LAPS必須與上端儲液容器緊密連接，在文獻[5]中采用了壓合的方式，因此對測試裝置的密封性要求很高，此外光源陣列與傳感器芯片中敏感陣列的匹配問題也是其重要問題。

通過對現有文獻報道的綜合分析，LAPS測試裝置的設計必須解決三方面的技術問題：

1)構建電化學液態測試體系。LAPS是一種半導體敏感器件，因此構建液態測試環境，同時又滿足器件的防潮要求，一直是實現此類器件商品化的關鍵問題。筆試封裝采用了將LAPS芯片、光源陣列及其控制電路整體封裝后密封，然后插入被測溶液的方法構建LAPS系統中液態測試體系。塑料卡片式封裝則將LAPS芯片獨立密封，然后與無底儲液裝置壓合，在芯片上部構建電化學測試體系。

2)光源陣列與傳感器芯片中敏感單元的匹配和對準問題。筆試封裝中，光源陣列與LAPS芯片密封于筆試腔體中，一旦封裝完畢后可以保證光源與敏感單元的對準。卡片式封裝設計屬于器件級封裝，并未設計光源部分。

3)測試裝置的靈活性問題。由于LAPS中敏感單陣列的幾何結構具有很大的靈活性，這要求光源陣列的設計也必須與之匹配。如果測試裝置的設計不具有靈活性，那么當LAPS芯片陣列發生變化時，必須需要對整個測試裝置進行重新設計和制作。比如說，筆試LAPS測試體系的封裝，雖然將光源和LAPS芯片整體密封后，使用起來比較方便小巧，幾乎不受被測環境的影響，但是一旦LAPS芯片中敏感陣列設計發生變化，只能重新設計和制作整個封裝結構，從這個角度看，筆試封裝的靈活性不能令人滿意。卡片式LAPS封裝設計也存在類似問題，當LAPS芯片敏感陣列的結構發生變化時，配合這種設計方案的上端儲液裝置也必須重新制作，因此卡片式LAPS的測試裝置靈活性也不能令人滿意。

三、發明內容

為解決LAPS測試體系中面臨的問題，本實用新型提供一種“組合式光尋址電位傳感器測試平臺”，該測試平臺不僅為LAPS構建了液態電化學測試體系、滿足光源陣列與LAPS敏感單元陣列的匹配和對準問題，而且當LAPS芯片的敏感單元陣列結構發生變化時，也無須更改測試平臺整體結構，與現有筆式和卡片式LAPS測試體系相比具有更好的靈活性。