[发明专利]一种基于聚吡咯电化学晶体管的微流控芯片及其制备方法

说明书

本发明属于微流控芯片的技术领域，具体涉及一种集成聚吡咯电化学晶体管的微流控芯片及其原位制备方法；所要解决的技术问题为：提供一种基于聚吡咯电化学晶体管的微流控芯片及其制备方法；解决该技术问题采用的技术方案为：包括基底，所述基底的上层沉积有导线层，所述导线层设置有电气连接线和基片pad；所述导线层的上层还沉积有绝缘层，所述绝缘层上设置有电极窗口；所述绝缘层上还沉积有微电极，所述微电极的一端裸露在绝缘层上，微电极的另一端穿过电极窗口与导线层连接；所述微电极包括源极、栅极、漏极；所述基底、导线层、绝缘层、电极窗口、微电极共同构成基片，所述基片与PDMS盖片通过机械或者物理化学方法键合在一起；本发明应用于电化学晶体管的微流控芯片制备。

技术领域

本发明属于微流控芯片的技术领域，具体涉及一种集成聚吡咯电化学晶体管的微流控芯片及其原位制备方法。

技术背景

有机电化学晶体管微流控芯片是一种潜力巨大的即时诊断POCT核心设备。研究者已经通过电化学晶体管微流控芯片实现了多种生物大分子如DNA的特异性检测。并且，DNA检测可达10pM。研究者构建了集成在器官芯片内部的电化学晶体管传感系统，用以实现细胞形貌、分化以及完整性的多参数在线监测。此芯片弥补动物模型不足，提供了新药研发体外模型新平台。

目前在电化学晶体管中有机半导电沟道层的形成制备中最常用的方法是喷墨打印法和旋涂法。喷墨打印法在当今的有机电子器件加工中应用广泛，其墨滴的直径可以控制在20um左右，但是因为其单一墨滴的尺寸限制，其精度有限，咖啡环效应常导致其成膜不均。引入气溶胶喷墨打印后，其精度得以改善，但是其对溶液的物化属性要求较高，设备昂贵。

旋涂法工艺简单，成本低廉。但旋涂成膜的面积比较大。用于微流控芯片时，需要进一步对旋涂膜进行图案化，才能与微流道键合封装。但是，有机半导体沟道层对于溶液环境的变化比较敏感。MEMS图案化过程中，其多次与化学试剂接触，将会使性能降低、甚至发生结构损坏。另外，MEMS图案化依赖于昂贵设备，将会降低旋涂工艺成本优势。基于微流控芯片原位制备技术研发的器件，同时兼具高性能、低成本特点，将推动相关POCT设备的快速发展。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于聚吡咯电化学晶体管的微流控芯片及其制备方法；为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于聚吡咯电化学晶体管的微流控芯片，包括基底，所述基底的上层沉积有导线层，所述导线层设置有电气连接线和基片pad；所述导线层的上层还沉积有绝缘层，所述绝缘层上设置有电极窗口；

所述绝缘层上还沉积有微电极，所述微电极的一端裸露在绝缘层上，微电极的另一端穿过电极窗口与导线层连接；

所述微电极包括源极、栅极、漏极；

所述基底、导线层、绝缘层、电极窗口、微电极共同构成基片，所述基片与PDMS盖片通过机械或者物理化学方法键合在一起；

所述PDMS盖片包括进液口、流体输运通道、微型圆池、出液口，所述进液口位于PDMS盖片一侧，所述出液口位于PDMS盖片的入口相对侧，所述进液口、出液口均通过流体输运通道与微型圆池相连；

所述微电极布置在微型圆池的中央；

所述微电极的源极、漏极与栅极，相互之间呈三角形设置，其中源极、漏极水平放置，栅极竖直放置；所述源极和漏极之间沉积有有机半导体膜。

所述源极和漏极具体为两个相对的贵金属微电极组成的微电极对，所述微电极对的间距由有机半导体膜的形貌与结构决定；

所述栅极与有机半导体膜的距离为源极与漏极间距的2-10倍；

所述源极、栅极、漏极具体由金属或导电金属氧化物制作；

所述微电极中的源极、栅极、漏极分别充当电化学晶体管的源极、栅极、漏极。