一種固定并連接帶電極微流控芯片的通用型裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明提供了一種固定并連接帶電極微流控芯片的通用型裝置。屬于微流控芯片領域。
技術背景
[0002]微流控技術(Microfluidics)是一個生物、化學、醫(yī)學、物理、電子、材料、機械等多學科交叉的研宄、應用領域。微流控芯片又稱為芯片實驗室(Lab-on-a-chip)，是把生物、化學、醫(yī)學分析過程的樣品制備、反應、富集、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微納米尺度的芯片上。微流控芯片以微通道為基本結構單元，以可控流體貫穿整個系統(tǒng)，且集成多種生物、化學、醫(yī)學分析檢測功能，實現(xiàn)常規(guī)設備的微型化和集成化。
[0003]用微流控芯片進行檢測分析時，電學或光學手段是最為廣泛的檢測信號讀取方法。特別地，對于電學方法來說，需利用微加工技術在微流控芯片上集成電極，用以施加激勵信號或接收檢測信號，從而實現(xiàn)在微流控芯片上電學檢測方法的集成。在帶電極微流控芯片的實際應用中，其固定裝置及電極連接裝置是實現(xiàn)流體穩(wěn)定流動和電信號可靠傳輸?shù)闹匾考?。但是，目前在微流控芯片的應用領域，多采用膠帶或夾具將微流控芯片固定在載物臺上，然后直接將導線焊接在微流控芯片的電極焊盤上。這樣的簡易裝置，雖然成本低，但是I)在實驗操作過程中很不穩(wěn)定，容易由碰撞等因素引起流體的擾動，以及微流控芯片在載物臺上的脫落、偏移、甚至翻倒；2)此類裝置會在對微流控芯片上多個特定位置進行長期多時間點自動觀測過程中發(fā)生位置偏移，從而造成結果的不精確與不準確。對于微流控芯片的電極連接裝置，由于制造微流控芯片電極多采用純金或純鉑材料，I)其與焊錫的焊接效果差，容易脫落；2)焊接時的高溫易對電極特性、乃至加工微流控芯片所用的有機材料產生不可預測的影響；3)焊接微流控芯片電極不利于芯片在設備整體中的集成和替換。

【發(fā)明內容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種固定并連接帶電極微流控芯片的通用型裝置，用于解決現(xiàn)有技術中固定微流控芯片的裝置穩(wěn)定性差、易偏移、無法應用到精確實驗等問題；以及連接微流控芯片電極的裝置不穩(wěn)定、易脫落、難集成、且焊接工藝易損傷芯片加工材料等問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供了一種固定并連接帶電極微流控芯片的通用型裝置。其特征在于，該通用型裝置既能利用硬質高分子聚合物夾板將微流控芯片固定在基座上，以提供穩(wěn)定的流體連接；又能通過PCB (印制電路板)板上的彈簧探針，穿過所述硬質高分子聚合物夾板的通孔，連接微流控芯片上的電極，無需焊接；同時將PCB板固定在所述基座上，保證電連接的可靠性。本發(fā)明采用的技術方案如下:
一種固定并連接帶電極微流控芯片的通用型裝置，包括基座、硬質高分子聚合物夾板、PCB板和彈簧探針。所述基座的中間位置加工有微流控芯片放置槽和觀測窗口，所述基座的周邊位置加工有若干緊固螺紋孔；所述硬質高分子聚合物夾板的中間位置加工有若干通孔，所述硬質高分子聚合物夾板的周邊位置加工有若干通孔；所述PCB板的中間位置加工有觀測窗口，所述PCB板的周邊位置加工有若干通孔，所述PCB板上焊接有彈簧探針。使用時，將微流控芯片平放在所述基座的芯片放置槽上；接著將所述硬質高分子聚合物夾板平放在微流控芯片上，將所述夾板中間位置的相應通孔與微流控芯片上流體進出口對準，使用螺絲穿過所述夾板周邊位置的部分通孔將其固定在所述基座的緊固螺紋孔上；然后將所述PCB板上的彈簧探針插過所述硬質高分子聚合物夾板中間位置的相應通孔，與微流控芯片上的電極焊盤接觸，使用螺絲穿過所述PCB板周邊位置的通孔和所述硬質高分子聚合物夾板周邊位置的剩余通孔，將該PCB板固定在所述基座的緊固螺紋孔上；最后使用所述PCB板上的電路及接口實現(xiàn)外部電學檢測設備和微流控芯片電極的連接，將流體導管穿過所述硬質高分子聚合物夾板中間位置的相應通孔與微流控芯片上的流體進出口連接，用于外部流體控制系統(tǒng)與微流控芯片的連接。
[0006]進一步地，所述的基座材料可以是金屬、不銹鋼、高分子聚合物等；所述基座的厚度可根據(jù)所用材料的機械強度等因素調整；所述基座的尺寸可根據(jù)該裝置的應用場合加工；所述基座的芯片放置槽位于基座的中間位置，略大于微流控芯片的實際尺寸；所述基座的觀測窗口加工在芯片放置槽的位置上，尺寸小于微流控芯片的尺寸，用于微流控芯片的光學觀察或檢測；所述基座周邊位置的若干緊固螺紋孔是根據(jù)所述硬質高分子聚合物夾板和所述PCB板的相應通孔位置而定，用于固定所述硬質高分子聚合物夾板和PCB板。
[0007]進一步地，所述的硬質高分子聚合物夾板材料可以是PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、PC (聚碳酸酯)等透明硬質塑料，提供了良好的光學通透性，便于光學觀察或檢測；所述硬質高分子聚合物夾板中間位置的若干通孔有兩種功能，其中一部分通孔與微流控芯片的流體進出口相對應，通孔內徑比芯片流體進出口口徑略大，便于將導管穿過通孔插入流體進出口，另一部分通孔與微流控芯片電極的焊盤相對應，通孔內徑比彈簧探針的外徑略大，便于將彈簧探針穿過通孔與芯片電極的焊盤接觸，形成電連接；所述硬質高分子聚合物夾板周邊位置的若干通孔內徑略大于所用螺絲外徑，此類通孔中的一部分用于將此夾板固定在所述基座的緊固螺紋孔上，另一部分是在固定所述PCB板時，使螺絲穿過通孔，以將所述PCB板固定在所述基座的緊固螺紋孔上。
[0008]進一步地，所述PCB板的中間位置加工有鏤空的觀測窗口，該觀測窗口的尺寸與基座的觀測窗口尺寸一致，用于微流控芯片的光學觀察或檢測；所述PCB板的觀測窗口周圍焊接有彈簧探針，探針位置與微流控芯片電極焊盤的位置相對應，用于電連接微流控芯片的電極；所述PCB板周邊位置的通孔用于將此PCB板固定在所述基座的緊固螺紋孔上；所述PCB板上印有功能電路及接口，用以實現(xiàn)外部電學檢測設備和微流控芯片電極間的電信號傳輸。
[0009]本發(fā)明具有以下有益效果:1)該通用型裝置可同時固定微流控芯片和連接芯片電極，芯片固定裝置穩(wěn)定性高、不發(fā)生移動或脫落、可用于對準確度和精確度要求高的自動觀測實驗，芯片電極的連接無需焊接、可靠性高、易集成、可重復使用；2)該通用型裝置使用了透明的有機塑料夾板，且在基座和PCB板上加工了觀測窗口，便于對微流控芯片進行光學觀察或檢測。
【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術方案，下面將對方案描述中所需要使用的附圖作簡要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，本領域技術人員可在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1顯示為本發(fā)明的固定并連接帶電極微流控芯片的通用型裝置的剖面結構示意圖。其中，101為基座；102為微流控芯片；103為硬質高分子聚合物夾板；104為PCB板；105為彈簧探針；106為短螺絲，用于固定硬質高分子聚合物夾板103 ;107為長螺絲，用于固定PCB板104 ;108為流體導管，用于連接微流控芯片102與外部流體控制系統(tǒng)。
[0012]圖2顯示為本發(fā)明的通用型裝置的基座101的俯視結構示意圖及其A-A向的剖面結構示意圖。其中，109為緊固螺紋孔；110為微流控芯片放置槽；111為基座觀測窗口，此處鏤空。
[0013]圖3顯示為本發(fā)明的通用型裝置的微流控芯片102的俯視結構示意圖及其B-B向的剖面結構示意圖。其中，112為集成在微流控芯片上的電極焊盤；113為微流控芯片的流體進出口。
[0014]圖4顯示為本發(fā)明的通用型裝置的硬質高