组装式生物传感器芯片制造技术

本实用新型专利技术涉及一种组装式生物传感器芯片，信号采集电路和生物信号采集工作电极分别位于第一基材层的第一表面层和第二表面层，信号采集电路和生物信号采集工作电极通过导电孔连接；信号采集参比电极位于第二基材层的第一表面层，第一基材层和第二基材层通过导电凸点电连接，信号采集工作电极对着信号采集参比电极，两电极形成缝隙，被测液体(如汗液)流过缝隙，与工作电极表面修饰的功能薄膜反应产生电流或电势，该信号被信号采集电路放大滤波采集后送给主控电路处理。该结构组装的传感器芯片信号传输路径短、信号路径干扰小；两电极正对，两极之间的电场更均匀稳定，毛细缝隙更利于液体的流动，电化学反应条件更稳定，信号稳定性好；集成度高。

Assembled biosensor chip

【技术实现步骤摘要】
组装式生物传感器芯片
本技术涉及传感器
，具体涉及一种组装式生物传感器芯片。
技术介绍
电化学法分析生物信号是一种常见的方法，一般可以对生物的尿液、汗液和血液等进行检测，对液体、气体实现分子级别的检测。目前，行业内常规的检测手段，受限于传感器设计和反应条件，都是在专业机构单位或大型医院进行，设备体积大，操作复杂。另一方面，生物电信号一般都比较弱(nA级，mV，μV级)，传统的电化学传感器通常都将传感器做的非常大，让响应电流尽可能大，从而降低信号采集的难度，这样决定了他的设备系统不可能做小，不能做消费级的推广，不便于携带。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：提出一个生物传感器芯片，将生物信号采集电极和信号采集电路集成在一个芯片，通过集成电路、微纳米结构来提升各种微量元素的检出线(以检测得出nA级的电流，mV的电压，μV级的电压)。一种组装式生物传感器芯片，包括第一基材层、第二基材层、信号采集电路、生物信号采集工作电极和信号采集参比电极；第一基材层设置有连通上下表面的第一导电孔和第二导电孔；信号采集电路和生物信号采集工作电极分别位于第一基材层的第一表面层和第二表面层，信号采集电路和生物信号采集工作电极通过第一导电孔实现电路连接；信号采集参比电极位于第二基材层的第一表面层，第二基材层的第一表面层设置有第一导电凸点，第一导电凸点与信号采集参比电极通过电路连接；生物信号采集工作电极对着信号采集参比电极，第一导电凸点焊接或通过导电胶粘接在第一基材层的第二表面层，第一基材层和第二基材层形成机械互联和电气互联，生物信号采集工作电极和信号采集参比电极之间设置有间隙或流道；第一基材层和第二基材层为硅基层、砷化镓基材层、碳纳米管基材层或石墨烯基材层或陶瓷基材层。生物信号采集工作电极对着信号采集参比电极，有利于在两电极之间形成均匀的电场，被测液体(汗液)在两电极间的缝隙流过，让电化学反应更加稳定，让汗液采集传感器的设计更容易实现。优选的，第一导电凸点焊接在第二导电孔上；或，第一导电凸点焊接在第一基材层的第二表面层的与第二导电孔电连接的电路上。优选的，第一导电凸点在低温(低于100℃)或常温(20-50℃)下通过导电胶粘接在第一基材层的第二表面层的第二导电孔上；或，第一导电凸点在低温或常温下通过导电胶粘接在第一基材层的第二表面层的与第二导电孔电连接的电路上。生物信号反应膜层可能无法承受高温，第一基材层和第二基材层的组装需要在低温或常温，或局部高温下进行；可以考虑常温固化导电胶粘接，超声压焊，或者引线键合工艺。优选的，还包括对电极，对电极位于第二基材层的第一表面层，对电极毗邻信号采集参比电极设置对电极的作用是和生物信号采集工作电极组成回路以通过电流。生物信号采集工作电极为多孔纳米金微电极或多孔纳米铂微电极。多孔纳米金微电极的微孔的孔径在10nm-500nm，纳米多孔结构能够增加传感器的表面积，增加检出限，可以检测出来的体液的微小电流、电压或电阻的最小值或最大值；同时多孔结构方便固定反应膜，界面阻抗更小，减小信号干扰。优选的，第一基材层的背面设置有凹坑，生物信号采集工作电极位于凹坑内；生物信号采集工作电极的表面设置有生物信号反应膜层。凹坑有利于保护生物信号采集工作电极表面的修饰的生物信号反应膜层不被机械损伤，同时给生化反应提供一个稳定的空间环境，避免外界的运动干扰。生物信号反应膜层为生物酶膜、离子选择性膜、或其他具备选择性的金属层或高分子膜层，通过不同的修饰方法得到。优选的，信号采集参比电极位于凹坑的外部的周侧。凹坑内只有生物信号采集工作电极，信号采集参比电极和对电极位于凹坑外的表面上；凹坑用于固定生化生物信号反应膜层，控制生物信号反应膜层的滴涂剂量；同时给生化反应提供一个稳定的空间环境，使得外部操作或移动不影响内部的生化反应，从而保证信号的稳定性。优选的，也可以是凹坑为2级或多级台阶式凹坑，生物信号采集工作电极位于凹坑的最低级凹坑或较低级台阶上，信号采集参比电极位于凹坑的较高级台阶上。凹坑的最低级凹坑或较低级台阶用于固定生物信号反应膜层，控制生物信号反应膜层的滴涂剂量；同时给生化反应提供一个稳定的空间环境，使得外部操作或移动不影响内部的生化反应，从而保证信号的稳定性。优选的，一个生物信号采集工作电极和一个信号采集参比电极构成一个电极对，电极对的数量在N个以上，电极对呈圆周阵列或矩形阵列分布，N大于2，N为自然数；每个电极对用于检测一种体液的一个生物信号。优选的，体液为汗液、血液、尿液、泪水或油脂。优选的，基材层还集成有蓝牙收发电路，生物信号采集电极的电极连接蓝牙收发电路的电流输入端。优选的，第一基材层还集成有蓝牙收发电路和生物电发电电池；或，第一基材层还集成有蓝牙收发电路和无线充电电路。优选的，用于检测一种体液的一个生物信号的电极对的数量在M个以上，M大于2，M为自然数；M个电极对的生物信号采集工作电极的生物信号反应膜层具有2个以上的不同厚度值；或，M个电极对的生物信号采集工作电极的生物信号反应膜层具有2个以上的不同截面值。优选的，第一基材层第一表面设置有第二导电凸点阵列，第二导电凸点阵列的焊球分别与信号采集电路、生物信号采集工作电极和信号采集参比电极电连接。本技术还提供了另外一种组装式生物传感器芯片。一种组装式生物传感器芯片，包括第一基材层、第二基材层、信号采集电路、生物信号采集工作电极和信号采集参比电极；第一基材层设置有连通上下表面的第一导电孔和第二导电孔；信号采集电路和生物信号采集工作电极分别位于第一基材层的第一表面层和第二表面层，信号采集电路和生物信号采集工作电极通过第一导电孔实现电路连接；信号采集参比电极位于第二基材层的第一表面层；第一基材层的第二表面层设置有第三导电凸点；第一基材层和第二基材层焊接，生物信号采集工作电极对着信号采集参比电极，生物信号采集工作电极与信号采集参比电极之间存在间隙或流道，第三导电凸点焊接或粘接在第二基材层的第一表面层，第三导电凸点与信号采集参比电极电连接；第一基材层和第二基材层为硅基层、砷化镓基材层、碳纳米管基材层或石墨烯基材层或陶瓷基材层。本技术的有益效果是：一种组装式生物传感器芯片，包括第一基材层、第二基材层、信号采集电路、生物信号采集工作电极和信号采集参比电极；第一基材层设置有连通上下表面的第一导电孔和第二导电孔；信号采集电路和生物信号采集工作电极分别位于第一基材层的第一表面层和第二表面层，信号采集电路和生物信号采集工作电极通过第一导电孔实现电路连接；信号采集参比电极位于第二基材层的第一表面层，第二基材层的第一表面层设置有第一导电凸点，第一导电凸点与信号采集参比电极通过电路连接；第一基材层和第二基材层焊接，生物信号采集工作电极对着信号采集参比电极，生物信号采集工作电极和信号采集参比电极之间存在间隙或流道，第一导电凸点焊接在第一基材层的第二表面层；第一基材层和第二基材层为硅基层、砷化镓基材层、碳纳米管基材层或石墨烯基材层或陶瓷基材层。将生物信号采集电极和信号采集电路集成在两个芯片上，两个芯片通过导电凸点焊接，在芯片的信号采集电极面接触待检测的液体，信号采集电极获得的电流信号通过导电孔穿晶孔直接连接信号采集电路，信号传输路径短、信号干扰小，集成度高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组装式生物传感器芯片，其特征在于，包括第一基材层(11)、第二基材层(12)、信号采集电路(2)、生物信号采集工作电极(31)和信号采集参比电极(32)；所述第一基材层(11)设置有连通上下表面的第一导电孔(41)和第二导电孔(42)；所述信号采集电路(2)和所述生物信号采集工作电极(31)分别位于所述第一基材层(11)的第一表面层和第二表面层，所述信号采集电路(2)和所述生物信号采集工作电极(31)通过所述第一导电孔(41)实现电路连接；所述信号采集参比电极(32)位于所述第二基材层(12)的第一表面层，所述第二基材层(12)的第一表面层设置有第一导电凸点(51)，所述第一导电凸点(51)与所述信号采集参比电极(32)通过电路连接；所述生物信号采集工作电极(31)对着所述信号采集参比电极(32)，所述第一导电凸点(51)焊接或通过导电胶粘接在所述第一基材层(11)的第二表面层，所述第一基材层(11)和所述第二基材层(12)形成机械互联和电气互联，所述生物信号采集工作电极(31)和所述信号采集参比电极(32)之间设置有间隙或流道；所述第一基材层(11)和第二基材层(12)为硅基层、砷化镓基材层、碳纳米管基材层或石墨烯基材层或陶瓷基材层。...

【技术特征摘要】
1.一种组装式生物传感器芯片，其特征在于，包括第一基材层(11)、第二基材层(12)、信号采集电路(2)、生物信号采集工作电极(31)和信号采集参比电极(32)；所述第一基材层(11)设置有连通上下表面的第一导电孔(41)和第二导电孔(42)；所述信号采集电路(2)和所述生物信号采集工作电极(31)分别位于所述第一基材层(11)的第一表面层和第二表面层，所述信号采集电路(2)和所述生物信号采集工作电极(31)通过所述第一导电孔(41)实现电路连接；所述信号采集参比电极(32)位于所述第二基材层(12)的第一表面层，所述第二基材层(12)的第一表面层设置有第一导电凸点(51)，所述第一导电凸点(51)与所述信号采集参比电极(32)通过电路连接；所述生物信号采集工作电极(31)对着所述信号采集参比电极(32)，所述第一导电凸点(51)焊接或通过导电胶粘接在所述第一基材层(11)的第二表面层，所述第一基材层(11)和所述第二基材层(12)形成机械互联和电气互联，所述生物信号采集工作电极(31)和所述信号采集参比电极(32)之间设置有间隙或流道；所述第一基材层(11)和第二基材层(12)为硅基层、砷化镓基材层、碳纳米管基材层或石墨烯基材层或陶瓷基材层。2.如权利要求1所述组装式生物传感器芯片，其特征在于，所述第一导电凸点(51)焊接在所述第二导电孔(42)上；或，所述第一导电凸点(51)焊接在所述第一基材层(11)的第二表面层的与所述第二导电孔(42)电连接的电路上；或，所述第一导电凸点(51)在低温或常温下通过导电胶粘接在所述第二导电孔(42)上；或，所述第一导电凸点(51)在低温或常温下通过导电胶粘接在所述第一基材层(11)的第二表面层的与所述第二导电孔(42)电连接的电路上。3.如权利要求1所述组装式生物传感器芯片，其特征在于，还包括对电极(33)，所述对电极(33)位于所述第二基材层(12)的第一表面层，所述对电极(33)毗邻所述信号采集参比电极(32)设置；所述生物信号采集工作电极(31)为多孔纳米金微电极或多孔纳米铂金电极。4.如权利要求2所述组装式生物传感器芯片，其特征在于，所述第一基材层(11)的第二表面层设置有凹坑(6)，所述生物信号采集工作电极(31)位于所述凹坑(6)内；所述生物信号采集工作电极(31)的表面设置有生物信号反应膜层(311)，所述生物信号反应膜层(311)为生物酶膜、离子选择性膜、或其他具备选择性的金属层或高分子膜层。5.如权利要求4所述组装式生物传感器芯片，其特征在于，所述信号采集参比电极(32)位于所述凹坑(6)的外部的周侧；或，所述凹坑(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冠华，颜丹，刘福龙，董青龙，
申请(专利权)人：深圳市刷新智能电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44