[发明专利]一种用于3D心肌细胞胞外电位检测的高通量微腔电位传感器及检测方法

权利要求书

1.一种用于3D心肌细胞胞外电位检测的高通量微腔电位传感器，其特征在于包括微腔电极芯片、封装在微腔电极芯片上的培养腔和PCB转接板；所述的微腔电极芯片包括硅基底、电极、金属接触盘和绝缘层；所述的硅基底上设有若干微腔结构；每个微腔结构的壁面上均布置有所述电极，所述的电极通过导线连接布置在微腔电极芯片边缘的金属接触盘；所述的绝缘层覆盖基底上方除电极和金属接触盘的区域；所述芯片上的金属接触盘与PCB转接板上的金属焊盘电气连接。

2.根据权利要求1所述的高通量微腔电位传感器，其特征在于，所述的微腔电极芯片的微腔结构顶面为方形，剖面为倒梯形；所述微腔电极芯片上设有若干不同尺寸的微腔结构以适应不同尺寸大小的3D心肌细胞微球；每个微腔结构的四个壁面上均设置有一个所述电极，每个电极通过独立的导线连接一个独立的金属接触盘；所述的电极为Au电极。

3.根据权利要求1所述的高通量微腔电位传感器，其特征在于，所述的培养腔为空心圆柱形微腔，其材质为PMMA。

4.根据权利要求2所述的微腔电极芯片，其特征在于，所述微腔结构的尺寸范围为300800μm。

5.根据权利要求4所述的高通量微腔电位传感器，其特征在于，所述的微腔结构包括尺寸分别为300μm、500μm、800μm的三种微腔结构，微腔深度为100μm，坡度为57.3°。

6.根据权利要求5所述的高通量微腔电位传感器，其特征在于，所述300μm，500μm，800μm三种微腔结构的微腔壁上的电极分别为100μm×50μm，150μm×50μm和200μm×50μm的长方形。

7.一种权利要求1所述高通量微腔电位传感器的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

1)清洗硅基底；

2)采用热氧化工艺在步骤1)的基底上形成SiO₂薄膜；

3)在经过步骤2)处理后的基底上涂抹正性光刻胶，根据SiO₂蚀刻工艺，利用HF缓冲溶液将掩膜版上的空腔结构转移到SiO₂薄膜上；

4)采用湿法蚀刻技术，在步骤3)所获的基底上刻蚀形成倒梯形微腔结构；

5)将步骤4)所得的基底重新进行热氧化形成SiO₂层；

6)在步骤5)所得的基底上再次涂抹光刻胶并显影，将电极和导线形状转移到SiO₂掩膜上；

7)利用磁控溅射技术，在步骤6)所获的基底上溅射一层Ti或者Cr，作为粘附层，再溅射Au；

8)采用Lift-off剥离工艺，在步骤7)所得的基底上形成金属层；

9)利用PECVD技术在步骤8)所获的基底上沉积500-700nm的Si3N4作为绝缘层；

10)在步骤9)所得的基底上再次涂抹光刻胶，将掩膜版上的绝缘层图案转移到基底上，只暴露出需要保留的电极和金属接触盘位置图案；

11)采用反应离子刻蚀技术，刻蚀步骤10)所得基底的电极和引线部位的Si3N4，暴露出电极和金属接触盘；

12)清洗步骤11)所得的基底，并进行划片得到微腔电极芯片；

13)将划片后的微腔电极芯片用UV胶粘附于PCB转接板上，并利用金线将芯片上的金属接触盘与PCB转接板上的金属焊盘电气连接；

14)将内部为空心的圆柱培养腔使用环氧树脂胶封装在芯片上，最终得到用于检测3D心肌细胞胞外电位的高通量微腔电位传感器。