[发明专利]一种一体化微悬臂梁检测芯片及其制备方法

说明书

本发明属于微机电系统领域，涉及一种一体化微悬臂梁检测芯片，包括有基底，基底的上端向内开有检测池底槽，基底上设有基于惠斯通电桥的检测信号提取电路，基底的上端制备有封顶，封顶将基底、基于惠斯通电桥的检测信号提取电路全覆盖，基于惠斯通电桥的检测信号提取电路的微悬臂梁参比传感器和微悬臂梁检测传感器位于封顶和基底的检测池底槽形成的检测池内，基底和封顶的两侧分别组合成为进液口和出液口。本发明解决了传统MEMS技术在整合电学、机械、生物和化学等多种类、多功能器件，低成本制备精密检测仪器时遇到的难题。

技术领域

本发明属于微机电系统(Micro-electro Mechanical Systems,MEMS)领域，涉及一种一体化微悬臂梁检测芯片及其制备方法。

背景技术

当今技术虽然将微悬臂梁与微全分析系统芯片(micro total analysis system,μTAS)联用使检测仪器的体积和集成化程度均得到了一定程度的改善，但目前的微悬臂梁传感器以硅、氮化硅及硅的氧化物或化合物作为基底材料，其制备技术多来自MEMS工艺，涉及的氧化、刻蚀、溅射和光刻等步骤工序复杂、成本高昂且均需要在超净环境中完成。而μTAS芯片制备过程中采用的聚合物表面微加工、软印、压印和注塑成型等技术不仅同样繁琐，而且与MEMS工艺的兼容性也不理想。制备工艺上的割裂导致了目前以微悬臂梁为核心的μTAS设计仍局限于如何将器件小型化后组装在一起，并未真正将各功能模块看作有机的整体，从系统的高度进行一体化设计、优化和实现。

此外，当微悬臂梁作为μTAS的核心，用于测量生物和化学量变化时，首先要在其自由端的表面涂覆一层特异性修饰层。修饰层与待测样品发生选择性吸附或反应后，微悬臂梁将产生的分子识别信号转化为纳米级的机械偏移。因此，敏感修饰过程不仅能够拓展微悬臂梁的检测范围，更是决定其灵敏度、线性有效范围、响应时间、重现性及使用寿命的一个重要过程。在使用接枝、自组装或基因探针等技术对硅基材料微悬臂梁进行敏感修饰之前，通常要在硅基材料表面蒸镀一层金膜，通过金膜与修饰层之间形成的“金-硫”键来增强硅基材料与修饰层结合的能力，防止修饰层在检测过程中脱落。随后还要借助包括毛细连接管、显微镜、悬臂梁支架、注射器等部分在内的操作平台，在显微镜下将微悬臂梁与盛有试剂的毛细管对准后，将其浸润在毛细管中，通过分子间的相互作用完成修饰。整个修饰过程不仅耗时费力，而且对操作者的精细与熟练程度有着很高的要求，尤其是在阵列微悬臂梁修饰的过程中，稍有不慎就将引起微悬臂梁间的相互污染，导致检测失败。Inkjetprinting、Dip-Pen nanolithography、Nano-fountain probe和BioplumeTM等新型MEMS技术虽然能够实现硅基微悬臂梁传感器的高通量、高准确性修饰，但设备的购置和使用成本均极其高昂。因此，在高效率、高灵敏度、高特异性、高可靠性修饰的同时简化微悬臂梁制备及μTAS集成工艺步骤、缩短生产周期、降低器件成本，是以微悬臂梁为核心的μTAS芯片制备过程中亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：

本发明为解决上述现有技术存在的问题，提供一种一体化微悬臂梁检测芯片及其制备方法，以实现微悬臂梁传感器与μTAS的更好结合。

技术方案：