本發(fā)明總體上涉及用于生物學(xué)或化學(xué)分析的生物傳感器，并且更具體地，涉及將微流體殼體與生物芯片和諸如印刷電路板(pcb)之類(lèi)的基板集成以形成集成傳感器盒或微流體裝置的方法。

背景技術(shù)：

1、化學(xué)物質(zhì)和/或生物物質(zhì)的高通量分析是診斷和治療領(lǐng)域中的重要工具。可以將附接的一系列化學(xué)物質(zhì)和/或生物物質(zhì)設(shè)計(jì)為定義特定的靶序列，分析基因表達(dá)模式，識(shí)別特定的等位基因變異，確定dna序列的拷貝數(shù)以及在全基因組范圍內(nèi)識(shí)別蛋白質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)(例如轉(zhuǎn)錄因子和其他調(diào)節(jié)分子)。在一個(gè)具體的示例中，人類(lèi)基因組計(jì)劃的到來(lái)要求開(kāi)發(fā)改進(jìn)的核酸測(cè)序方法，例如dna(脫氧核糖核酸)和rna(核糖核酸)測(cè)序方法。單倍體人類(lèi)基因組的整個(gè)3,000,000,000堿基序列的確定為鑒定多種疾病的遺傳基礎(chǔ)提供了基礎(chǔ)。

2、高通量分析，例如大規(guī)模平行的dna測(cè)序，經(jīng)常利用流動(dòng)池(flow?cell)，該流動(dòng)池包含可用于分析的一系列化學(xué)物質(zhì)和/或生物物質(zhì)。流動(dòng)池通常由與生物芯片(例如硅基傳感器芯片)集成在一起的微流體殼體制成，以形成微流體裝置(例如盒)。許多當(dāng)前的微流體設(shè)計(jì)的制造和使用是復(fù)雜且昂貴的，并且通常是不可靠的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的實(shí)施方案包括用于將微流體殼體與生物芯片和基板(例如印刷電路板(pcb))集成以形成具有氣密密封的流動(dòng)池和可靠性能的集成微流體裝置的方法和裝置。

2、在一些實(shí)施方案中，在微流體裝置中，第一膠被用于將微流體殼體與生物芯片粘結(jié)以形成流動(dòng)池的氣密密封，而第二膠被用于將微流體殼體與pcb粘結(jié)以提供機(jī)械支撐。膠的類(lèi)型和特性以及微流體裝置的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)為提供流動(dòng)池的氣密密封、可靠的設(shè)備結(jié)構(gòu)和寬廣的工藝窗口。與用于組裝微流體裝置或盒的常規(guī)方法相比，可以實(shí)現(xiàn)許多優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)特定實(shí)施方案，該裝置可以提供許多優(yōu)點(diǎn)。例如，該裝置可以適應(yīng)傳感器厚度的變化、管芯附接膠厚度的變化以及pcb前表面的變化。該設(shè)備可以最大程度地減小第一膠上的應(yīng)力，通過(guò)操作過(guò)程中的熱循環(huán)來(lái)適應(yīng)傳感器和微流體裝置之間不匹配的熱膨脹，并改善流動(dòng)池的流場(chǎng)均勻性。

3、在上述微流體裝置的一些實(shí)施方案中，第一粘合劑材料在固化之前是固體，并且在固化之后基本上保持其厚度以提供微流體裝置的高度的精確性和均勻性。第二粘合劑材料在固化之前是液體，以根據(jù)外側(cè)壁的底表面與pcb之間的距離的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施方案中，第二粘合劑材料具有比第一粘合劑材料高的固化收縮率。在一些實(shí)施方案中，第一粘合劑材料包括管芯附接膜(daf)，而第二粘合劑材料包括液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂。

4、在上述微流體裝置的一些實(shí)施方案中，第一粘合劑材料固化后是柔性粘合劑，以通過(guò)操作期間的熱循環(huán)來(lái)適應(yīng)生物芯片與微流體殼體之間的不匹配的熱膨脹。第二粘合劑材料在固化前為液體形式。在一些實(shí)施方案中，第一粘合劑材料包括柔性聚氨酯粘合劑材料，而第二粘合劑材料包括液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂。在可替代的實(shí)施方案中，第一粘合劑材料包括壓敏粘合劑(psa)，而第二粘合劑材料包括液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂。

5、在一些實(shí)施方案中，第一粘合劑材料和第二粘合劑材料通過(guò)諸如熱固化、濕氣固化或紫外線照射固化之類(lèi)的不同固化工藝來(lái)固化。

6、在一些實(shí)施方案中，生物芯片可以包括生物傳感器芯片。

7、在一些實(shí)施方案中，微流體殼體包括在內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁之間的第二腔中的一個(gè)或多個(gè)，以用于容納將生物芯片和pcb耦合的焊線。在一些實(shí)施方案中，管芯附接粘合劑層用于將生物芯片附接到pcb。

8、在一些實(shí)施方案中，微流體裝置還具有附接到pcb的第二生物芯片。在一些實(shí)施方案中，第二生物芯片包括生物傳感器。在一些實(shí)施方案中，第二生物芯片包括流體液滴產(chǎn)生設(shè)備。

9、在一些實(shí)施方案中，微流體裝置還具有附接到pcb的集成電路芯片。在一些實(shí)施方案中，集成電路芯片包括處理器。

10、在一些實(shí)施方案中，微流體裝置還具有附接到pcb的微機(jī)電系統(tǒng)(mems)芯片。在一些實(shí)施方案中，mems芯片包括用于響應(yīng)于生物芯片中檢測(cè)到的信號(hào)發(fā)起動(dòng)作的致動(dòng)器。

11、在一些實(shí)施方案中，第二粘合劑層包括用于測(cè)試第一粘合劑層的氣密性的開(kāi)口。在可替代的實(shí)施方案中，微流體殼體包括用于測(cè)試第一粘合劑層的氣密性的開(kāi)口。

12、根據(jù)本發(fā)明的一些可替代的實(shí)施方案，微流體裝置可包括pcb(印刷電路板)、覆蓋pcb的生物芯片以及覆蓋生物芯片和pcb的微流體殼體。微流體裝置還可具有將微流體殼體附接到生物芯片的第一粘合劑層和將微流體殼體附接到pcb的第二粘合劑層。第二粘合劑層可以比第一粘合劑層厚。第一粘合劑層包含第一粘合劑材料，而第二粘合劑層包含第二粘合劑材料。

13、在上述微流體裝置的一些實(shí)施方案中，微流體殼體包括入口、出口和第一腔。微流體殼體具有與第一腔相鄰的內(nèi)側(cè)壁，并且該內(nèi)側(cè)壁使用第一粘合劑層附接到生物芯片以形成流動(dòng)池，該微流體殼體具有使用第二粘合劑層附接到pcb的外側(cè)壁。

14、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，一種用于制造微流體裝置的方法包括提供pcb(印刷電路板)，將生物芯片附接到pcb，提供微流體殼體，設(shè)置第一和第二粘合劑材料。第一粘合劑材料用于將微流體殼體附接到生物芯片，而第二粘合劑材料用于將微流體殼體附接到pcb。第二粘合劑材料在固化之前為液體形式，并且第二粘合劑材料具有比第一粘合劑材料高的固化收縮率。該方法還包括使用第一粘合劑材料將微流體殼體附接到生物芯片，以及使用第二粘合劑材料將微流體殼體附接到pcb。該方法還包括固化第一粘合劑材料和第二粘合劑材料以分別形成第一粘合劑層和第二粘合劑層。

15、在上述方法的一些實(shí)施方案中，微流體殼體包括入口、出口和第一腔。微流體殼體具有與第一腔相鄰的內(nèi)側(cè)壁，并且該內(nèi)側(cè)壁使用第一粘合劑層附接到生物芯片以形成流動(dòng)池，該微流體殼體具有使用第二粘合劑層附接到pcb的外側(cè)壁。

16、在上述方法的一些實(shí)施方案中，第一粘合劑材料在固化之前是固體，并且在固化之后基本上保持其厚度以提供微流體裝置的高度的精確性和均勻性。第二粘合劑材料在固化之前是液體，以根據(jù)外側(cè)壁的底表面與pcb之間的距離的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施方案中，第二粘合劑材料具有比第一粘合劑材料高的固化收縮率。在一些實(shí)施方案中，第一粘合劑材料包括管芯附接膜(daf)，而第二粘合劑材料包括液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂。

17、在上述方法的一些實(shí)施方案中，第一粘合劑材料固化后是柔性粘合劑，以通過(guò)操作期間的熱循環(huán)來(lái)適應(yīng)生物芯片和微流體殼體之間的不匹配的熱膨脹。第二粘合劑材料在固化之前為液體形式。在一些實(shí)施方案中，第一粘合劑材料包括柔性聚氨酯粘合劑材料，而第二粘合劑材料包括液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂。在一些實(shí)施方案中，第一粘合劑材料包括壓敏粘合劑(psa)，而第二粘合劑材料包括液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂。

18、通過(guò)參考說(shuō)明書(shū)的其余部分和附圖，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步理解。

技術(shù)特征：

1.一種制造微流體裝置的方法，所述微流體裝置包括pcb(印刷電路板)、生物芯片和微流體殼體，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在制造所述微流體裝置之后，所述生物芯片位于所述pcb和所述微流體殼體之間，并且所述生物芯片附接到所述pcb。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述生物芯片利用第三粘合劑材料附接到所述pcb。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述微流體殼體的內(nèi)側(cè)壁粘附到所述生物芯片之后，所述第一粘合劑材料是彈性的。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在將所述微流體殼體的外部部分附接至所述pcb之前，將所述第二粘合劑材料以液體形式施加至所述微流體殼體的外部部分和所述pcb至少之一。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一粘合劑材料包括管芯附接膜(daf)；第二粘合劑材料包括液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第二粘合劑材料具有比所述第一粘合劑材料更高的固化收縮率。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一粘合劑材料包括聚氨酯粘合劑材料；第二粘合劑材料包括液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中：所述第一粘合劑材料包括壓敏粘合劑(psa)；以及第二粘合劑材料包括液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂。

11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述微流體殼體包括入口、出口、內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁和第一腔體，所述微流體殼體的所述內(nèi)側(cè)壁鄰近所述第一腔體，所述微流體殼體在所述外側(cè)壁上附接至所述pcb。

12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括在附接所述微流體殼體之前將第二生物芯片附接至所述pcb。

13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括在附接所述微流體殼體之前將集成電路芯片附接至所述pcb。

14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括在附接所述微流體殼體之前將mems芯片附接至所述pcb。

15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括所述第二粘合劑層中的開(kāi)口以用于所述第一粘合劑層的氣密性測(cè)試。

16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其還包括所述微流體殼體中的開(kāi)口以用于所述第一粘合劑層的氣密性測(cè)試。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于集成的傳感器盒的系統(tǒng)與方法，微流體裝置(100)可以包括PCB(110)、覆蓋所述PCB(110)的生物芯片(120)和覆蓋所述生物芯片(120)和所述PCB(110)的微流體殼體(130)。所述微流體裝置(100)還具有將所述微流體殼體(130)附接到所述生物芯片(120)的第一粘合劑層(141)和將所述微流體殼體(130)附接到所述PCB(110)的第二粘合劑層(142)。所述第二粘合劑層(142)比所述第一粘合劑層(141)厚。所述第一粘合劑層(141)包含第一粘合劑材料，而所述第二粘合劑層(142)包含第二粘合劑材料。

技術(shù)研發(fā)人員：王亮,誠(chéng)·弗蘭克·鐘,李世峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳華大智造科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/7