一种微电极阵列芯片及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种微电极阵列芯片及其制作方法，所述制作方法包括：在第一基底上制作微电极阵列结构；在第二基底上制作带有微管道阵列的覆盖层；将覆盖层揭下并在所述覆盖层上打孔，形成进样口阵列；将带有进样口阵列的覆盖层与微电极阵列结构对准贴合；在进样口处加入可热分解聚合物溶液并使其充满整个微管道，对其进行加热固化，而后揭去带有进样口阵列的覆盖层；在S7所述结构上形成具有刺激口阵列的光刻胶固化膜；对S8所述结构进行加热，使可热分解聚合物汽化挥发，形成微管道阵列结构；之后在微管道阵列结构上方粘接培养腔环。通过本发明专利技术所述的微电极阵列芯片及其制作方法，解决了现有技术中所述微电极阵列芯片无法对刺激位点进行精确定位的问题。

A microelectrode array chip and its fabrication method

\u672c\u53d1\u660e\u63d0\u4f9b\u4e00\u79cd\u5fae\u7535\u6781\u9635\u5217\u82af\u7247\u53ca\u5176\u5236\u4f5c\u65b9\u6cd5\uff0c\u6240\u8ff0\u5236\u4f5c\u65b9\u6cd5\u5305\u62ec\uff1a\u5728\u7b2c\u4e00\u57fa\u5e95\u4e0a\u5236\u4f5c\u5fae\u7535\u6781\u9635\u5217\u7ed3\u6784\uff1b\u5728\u7b2c\u4e8c\u57fa\u5e95\u4e0a\u5236\u4f5c\u5e26\u6709\u5fae\u7ba1\u9053\u9635\u5217\u7684\u8986\u76d6\u5c42\uff1b\u5c06\u8986\u76d6\u5c42\u63ed\u4e0b\u5e76\u5728\u6240\u8ff0\u8986\u76d6\u5c42\u4e0a\u6253\u5b54\uff0c\u5f62\u6210\u8fdb\u6837\u53e3\u9635\u5217\uff1b\u5c06\u5e26\u6709\u8fdb\u6837\u53e3\u9635\u5217\u7684\u8986\u76d6\u5c42\u4e0e\u5fae\u7535\u6781\u9635\u5217\u7ed3\u6784\u5bf9\u51c6\u8d34\u5408\uff1b\u5728\u8fdb\u6837\u53e3\u5904\u52a0\u5165\u53ef\u70ed\u5206\u89e3\u805a\u5408\u7269\u6eb6\u6db2\u5e76\u4f7f\u5176\u5145\u6ee1\u6574\u4e2a\u5fae\u7ba1\u9053\uff0c\u5bf9\u5176\u8fdb\u884c\u52a0\u70ed\u56fa\u5316\uff0c\u800c\u540e\u63ed\u53bb\u5e26\u6709\u8fdb\u6837\u53e3\u9635\u5217\u7684\u8986\u76d6\u5c42\uff1b\u5728S7\u6240\u8ff0\u7ed3\u6784\u4e0a\u5f62\u6210\u5177\u6709\u523a\u6fc0\u53e3\u9635\u5217\u7684\u5149\u523b\u80f6\u56fa\u5316\u819c\uff1b\u5bf9S8\u6240\u8ff0\u7ed3\u6784\u8fdb\u884c\u52a0\u70ed\uff0c\u4f7f\u53ef\u70ed\u5206\u89e3\u805a\u5408\u7269\u6c7d\u5316\u6325\u53d1\uff0c\u5f62\u6210\u5fae\u7ba1\u9053\u9635\u5217\u7ed3\u6784\uff1b\u4e4b\u540e\u5728\u5fae\u7ba1\u9053\u9635\u5217\u7ed3\u6784\u4e0a\u65b9\u7c98\u63a5\u57f9\u517b\u8154\u73af\u3002 The micro electrode array chip and its manufacturing method of the invention solve the problem that the microelectrode array chip in the existing technology can not precisely locate the stimulus site.

【技术实现步骤摘要】
一种微电极阵列芯片及其制作方法
本专利技术涉及生物传感器制作领域，特别是涉及一种微电极阵列芯片及其制作方法。
技术介绍
基于MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems：微机电系统)技术发展起来的微电极阵列(MEA：multi-electrodearray)是一种重要的研究神经元电生理和心肌细胞电生理的技术手段，它的技术优势体现在：(1)能够对细胞群体进行多点电刺激和电生理信号的并行记录；(2)无损伤检测，能够对电活性细胞群体的电生理活性进行长期分析。为了研究电活性细胞如神经元、心肌细胞的功能，需要检测细胞在外界刺激(如电刺激、化学刺激、光学刺激等)下的电生理响应，需要对刺激位点进行精确定位，建立起高时空精度的刺激-响应模型。当前进行体外检测的MEA芯片是在芯片基底上粘贴一个玻璃环或者塑料环，形成一个培养腔，在其中培养细胞。这样，微电极阵列上所有待测细胞的生长环境是相同的，只能实现细胞集群的均一的化学刺激，无法实现细胞个体或细胞群局部的特定化学刺激，从而难以实现空间上对电化学活性细胞生长发育过程中的化学刺激响应特性以及相应信号传递回路的精细研究。虽然最近有人通过在MEA表面形成层流扩散梯度来实现待测细胞的生长环境局部差异化，但是无法对刺激位点进行精确定位。鉴于此，有必要提供一种新的微电极阵列芯片及其制作方法用以解决此问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种微电极阵列芯片及其制作方法，用于解决现有技术中所述微电极阵列芯片无法对刺激位点进行精确定位的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种微电极阵列芯片的制作方法，所述制作方法包括：S1：提供第一基底，并在所述第一基底上方形成金属电极阵列；S2：在S1获得的结构上方形成绝缘层，刻蚀所述绝缘层暴露出所述金属电极阵列上的电极位点阵列和电极引脚，形成微电极阵列结构；S3：提供第二基底，在所述第二基底上方形成微管道图形阵列；S4：在S3形成的结构上方浇注覆盖层以在所述覆盖层上形成与所述微管道图形阵列对应的凹槽；S5：剥离所述覆盖层并在所述凹槽外边沿处形成贯通所述凹槽与覆盖层的通孔，形成进样口阵列；S6：将带有进样口阵列的覆盖层与所述微电极阵列结构对准贴合；S7：对S6形成的结构进行真空处理后，将可热分解聚合物溶液加至进样口阵列，使可热分解聚合物溶液在负压作用下吸入并充满整个凹槽和进样口阵列后对所述可热分解聚合物溶液进行加热固化，而后剥离所述覆盖层；S8：在S7形成的结构上形成具有刺激口阵列的光刻胶固化膜；其刺激口阵列与所述电极位点阵列贯通；S9：加热使可热分解聚合物汽化挥发，在所述微电极阵列结构上方形成微管道阵列结构；S10：将培养腔环粘接在所述微管道阵列结构的上方，其中，刺激口阵列和电极位点阵列都位于所述培养腔环内，进样口阵列位于所述培养腔环外。优选地，所述覆盖层为聚二甲基硅氧烷层。优选地，所述覆盖层的厚度大于等于5mm。优选地，所述进样口阵列中任一进样口的直径为1.6～2.4mm。优选地，所述可热分解聚合物为聚碳酸亚丙脂、聚亚乙基碳酸酯或聚降冰片烯中的一种。优选地，所述刺激口阵列中任一刺激口的直径为30～100μm。优选地，所述光刻胶固化膜为负性光刻胶，其中，所述负性光刻胶为SU8或PI中的一种。优选地，所述培养腔环为玻璃腔环、塑料腔环或聚二甲基硅氧烷腔环中的一种。本专利技术还提供一种微电极阵列芯片，所述微电极阵列芯片包括：微电极阵列结构，位于所述微电极阵列结构上方的微管道阵列结构，以及位于所述微管道阵列结构上方的培养腔环；其中，所述微管道阵列结构由多个微管道组成，所述微管道包括凹槽、与所述凹槽两端分别连接的刺激口和进样口，其中，所述刺激口与微电极阵列结构的电极位点对应，且所述刺激口和电极位点都位于所述培养腔环内，所述进样口位于所述培养腔环外。优选地，所述微电极阵列结构包括：第一基底；位于所述第一基底上方的金属电极阵列，所述金属电极阵列中每个金属电极的一端都设有电极位点，另一端设有电极引脚；分别位于所述金属电极阵列、及第一基底上方的绝缘层。如上所述，本专利技术的一种微电极阵列芯片及其制作方法，具有以下有益效果：1.本专利技术所述微电极阵列芯片的制作工艺简单，制作成本低且芯片的一致性好；2.本专利技术所述微电极阵列芯片的制作方法兼容大多数商业化MEA芯片；3.本专利技术所述微电极阵列芯片可以对生长在电极位点的细胞进行可寻址的化学刺激，从而便于研究电活性细胞群体在药物刺激下的电生理响应的时间-空间对应关系；4.本专利技术所述微电极阵列芯片的所述微管道阵列结构具有良好的绝缘性能和透光性。附图说明图1～图16显示为本专利技术所述微电极阵列芯片的制作步骤结构示意图，其中，图4为图3的俯视图，图7为图6的俯视图，图16为图15的俯视图。图17显示为本专利技术所述微电极阵列芯片的微管道的剖面图。元件标号说明1a第一基底1b第二基底2金属电极阵列21电极位点阵列22电极引脚3绝缘层4微管道图形阵列5覆盖层6可热分解聚合物7光刻胶固化膜8凹槽9刺激口阵列10进样口阵列11培养腔环具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图17。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一如图1至图16，本专利技术提供一种微电极阵列芯片的制作方法，所述制作方法包括：S1：提供第一基底1a，并在所述第一基底1a上方形成金属电极阵列2；S2：在S1获得的结构上方形成绝缘层3，刻蚀所述绝缘层3暴露出所述金属电极阵列2上的电极位点阵列21和电极引脚22，形成微电极阵列结构；S3：提供第二基底1b，在所述第二基底1b上方形成微管道图形阵列4；S4：在S3形成的结构上方浇注覆盖层5以在所述覆盖层5上形成与所述微管道图形阵列4对应的凹槽8；S5：剥离所述覆盖层5并在所述凹槽8外边沿处形成贯通所述凹槽8与覆盖层5的通孔，形成进样口阵列10；S6：将带有进样口阵列10的覆盖层5与所述微电极阵列结构对准贴合；S7：对S6形成的结构进行真空处理后，将可热分解聚合物溶液加至进样口阵列10，使可热分解聚合物溶液在负压作用下吸入并充满整个凹槽8和进样口阵列10后对所述可热分解聚合物溶液进行加热固化，而后剥离所述覆盖层5；S8：在S7形成的结构上形成具有刺激口阵列9的光刻胶固化膜7；其刺激口阵列9与所述电极位点阵列21贯通；S9：加热使可热分解聚合物6汽化挥发，在所述微电极阵列结构上方形成微管道阵列结构；S10：将培养腔环11粘接在所述微管道阵列结构的上方，其中，刺激口阵列9和电极位点阵列21都位于所述培养腔环11内，进样口阵列10位于所述培养腔环11外。首先执行S1，提供第一基底1a，并在所述第一基底1a上方形成金属电极阵列2。第一步，如图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电极阵列芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：S1：提供第一基底，并在所述第一基底上方形成金属电极阵列；S2：在S1获得的结构上方形成绝缘层，刻蚀所述绝缘层暴露出所述金属电极阵列上的电极位点阵列和电极引脚，形成微电极阵列结构；S3：提供第二基底，在所述第二基底上方形成微管道图形阵列；S4：在S3形成的结构上方浇注覆盖层以在所述覆盖层上形成与所述微管道图形阵列对应的凹槽；S5：剥离所述覆盖层并在所述凹槽外边沿处形成贯通所述凹槽与覆盖层的通孔，形成进样口阵列；S6：将带有进样口阵列的覆盖层与所述微电极阵列结构对准贴合；S7：对S6形成的结构进行真空处理后，将可热分解聚合物溶液加至进样口阵列，使可热分解聚合物溶液在负压作用下吸入并充满整个凹槽和进样口阵列后对所述可热分解聚合物溶液进行加热固化，而后剥离所述覆盖层；S8：在S7形成的结构上形成具有刺激口阵列的光刻胶固化膜；其刺激口阵列与所述电极位点阵列贯通；S9：加热使可热分解聚合物汽化挥发，在所述微电极阵列结构上方形成微管道阵列结构；S10：将培养腔环粘接在所述微管道阵列结构的上方，其中，刺激口阵列和电极位点阵列都位于所述培养腔环内，进样口阵列位于所述培养腔环外。...

【技术特征摘要】
1.一种微电极阵列芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：S1：提供第一基底，并在所述第一基底上方形成金属电极阵列；S2：在S1获得的结构上方形成绝缘层，刻蚀所述绝缘层暴露出所述金属电极阵列上的电极位点阵列和电极引脚，形成微电极阵列结构；S3：提供第二基底，在所述第二基底上方形成微管道图形阵列；S4：在S3形成的结构上方浇注覆盖层以在所述覆盖层上形成与所述微管道图形阵列对应的凹槽；S5：剥离所述覆盖层并在所述凹槽外边沿处形成贯通所述凹槽与覆盖层的通孔，形成进样口阵列；S6：将带有进样口阵列的覆盖层与所述微电极阵列结构对准贴合；S7：对S6形成的结构进行真空处理后，将可热分解聚合物溶液加至进样口阵列，使可热分解聚合物溶液在负压作用下吸入并充满整个凹槽和进样口阵列后对所述可热分解聚合物溶液进行加热固化，而后剥离所述覆盖层；S8：在S7形成的结构上形成具有刺激口阵列的光刻胶固化膜；其刺激口阵列与所述电极位点阵列贯通；S9：加热使可热分解聚合物汽化挥发，在所述微电极阵列结构上方形成微管道阵列结构；S10：将培养腔环粘接在所述微管道阵列结构的上方，其中，刺激口阵列和电极位点阵列都位于所述培养腔环内，进样口阵列位于所述培养腔环外。2.根据权利要求1所述的微电极阵列芯片的制作方法，其特征在于，所述覆盖层为聚二甲基硅氧烷层。3.根据权利要求1所述的微电极阵列芯片的制作方法，其特征在于，所述覆盖层的厚度大于等于5mm。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴蕾，李刚，金庆辉，赵建龙，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31