[發(fā)明專利]集成電化學傳感器的微流控芯片及其制作方法與應用

在審

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• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN109865539A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 劉德盟;關(guān)一民;張華
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新微技術(shù)研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N27/30
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 羅泳文

本發(fā)明還提供一種集成電化學傳感器的微流控芯片及其制作方法與應用，包括：基底；參比碳電極，形成于所述基底表面；工作碳電極，形成于所述基底表面；三維碳檢測結(jié)構(gòu)，形成于所述工作碳電極表面；以及微通道，形成于所述基底表面，且所述微通道通過所述參比碳電極、工作碳電極以及三維碳檢測結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過制作結(jié)構(gòu)可控的三維碳結(jié)構(gòu)作為檢測電極，可有效提升電化學傳感器靈敏度，并且可有效降低工藝成本。本發(fā)明可以用于生物大分子的檢測，通過合理設計碳柱陣列結(jié)構(gòu)可以同時實現(xiàn)生物分子的富集、分離和檢測，實現(xiàn)多種不同的功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器設計制造領(lǐng)域，特別是涉及一種集成電化學傳感器的微流控芯片及其制作方法與應用。

背景技術(shù)

微流控芯片技術(shù)(Microfluidics)是把生物、化學、醫(yī)學分析過程的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，自動完成分析全過程。由于它在生物、化學、醫(yī)學等領(lǐng)域的巨大潛力，已經(jīng)發(fā)展成為一個生物、化學、醫(yī)學、流體、電子、材料、機械等學科交叉的嶄新研究領(lǐng)域。

微流控芯片(microfluidic chip)是當前微全分析系統(tǒng)(Miniaturized TotalAnalysis Systems)發(fā)展的熱點領(lǐng)域。微流控芯片分析以芯片為操作平臺，同時以分析化學為基礎(chǔ)，以微機電加工技術(shù)為依托，以微管道網(wǎng)絡為結(jié)構(gòu)特征,以生命科學為目前主要應用對象，是當前微全分析系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展的重點。它的目標是把整個化驗室的功能，包括采樣、稀釋、加試劑、反應、分離、檢測等集成在微芯片上，且可以多次使用。

微流控芯片是微流控技術(shù)實現(xiàn)的主要平臺。其裝置特征主要是其容納流體的有效結(jié)構(gòu)(通道、反應室和其它某些功能部件)至少在一個緯度上為微米級尺度。由于微米級的結(jié)構(gòu)，流體在其中顯示和產(chǎn)生了與宏觀尺度不同的特殊性能。因此發(fā)展出獨特的分析產(chǎn)生的性能。

微流控芯片具有液體流動可控、消耗試樣和試劑極少、分析速度成十倍上百倍地提高等特點，它可以在幾分鐘甚至更短的時間內(nèi)進行上百個樣品的同時分析，并且可以在線實現(xiàn)樣品的預處理及分。

目前微流控芯片中常采用金或鉑平面電極作為工作電極進行電化學測量，因為金和鉑具有較強的化學穩(wěn)定性，但是鉑和金電極的成本較高，且采用平面結(jié)構(gòu)功能單一，金和鉑不能制作出立體結(jié)構(gòu)。

基于以上所述，本發(fā)明提出一種基于MEMS工藝的集成3D碳電極微流控芯片，可以在液體在電極上流動時更有效的完成對生物大分子的捕捉以及在電極表面的反應。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種集成電化學傳感器的微流控芯片及其制作方法與應用，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中微流控芯片的成本高、功能單一、靈敏度低等問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種集成電化學傳感器的微流控芯片的制作方法，所述制作方法包括：1)提供一基底，于所述基底形成第一含碳聚合物；2)對所述第一含碳聚合物進行圖形化處理，并進行熱解碳化處理以形成參比碳電極以及工作碳電極；3)于所述工作碳電極上形成第二含碳聚合物；4)對所述第二含碳聚合物進行圖形化處理，并進行熱解碳化處理以形成三維碳檢測結(jié)構(gòu)；以及5)制作通過所述參比碳電極、工作碳電極以及三維碳檢測結(jié)構(gòu)的微通道，以形成所述集成電化學傳感器的微流控芯片。

優(yōu)選地，所述第一含碳聚合物包含光敏含碳聚合物，步驟2)采用光刻工藝對所述光敏含碳聚合物進行圖形化處理。

優(yōu)選地，所述第二含碳聚合物包含光敏含碳聚合物，步驟4)采用光刻工藝對所述第二含碳聚合物進行圖形化處理。

進一步地，所述光敏含碳聚合物包含光敏聚酰亞胺及SU-8光刻膠所組成群組中的一種。

進一步地，對所述聚酰亞胺進行熱解碳化處理的溫度范圍介于700℃～1000℃之間。

優(yōu)選地，所述基底包含玻璃襯底及表面具有氧化層的硅襯底所組成群組中的一種。