The invention belongs to the technical field of microfluidic chips, and specifically relates to a microfluidic chip integrated with polypyrrole electrochemical transistor and its in-situ preparation method. The technical problems to be solved are: providing a microfluidic chip based on polypyrrole electrochemical transistor and its preparation method; and adopting a technical scheme to solve the technical problems as follows: including a substrate, the upper layer of the substrate sinks. A conductor layer is accumulated, and the conductor layer is provided with an electrical connection wire and a substrate pad; the upper layer of the conductor layer is also deposited with an insulating layer with an electrode window; the insulating layer is also deposited with a microelectrode, one end of which is exposed on the insulating layer, and the other end of the microelectrode is connected with the conductor layer through the electrode window; the microelectrode includes a source electrode and a gate. The substrate, the conductor layer, the insulating layer, the electrode window and the microelectrode constitute a substrate, and the substrate and the PDMS cover are bonded together by mechanical or physicochemical methods; the invention is applied to the preparation of microfluidic chips for electrochemical transistors.
【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于微流控芯片的
，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...
【技术保护点】
1.一种基于聚吡咯电化学晶体管的微流控芯片，其特征在于：包括基底（1），所述基底（1）的上层沉积有导线层（2），所述导线层（2）设置有电气连接线和基片pad；所述导线层（2）的上层还沉积有绝缘层（3），所述绝缘层（3）上设置有电极窗口（4）；所述绝缘层（3）上还沉积有微电极（5），所述微电极（5）的一端裸露在绝缘层（3）上，微电极（5）的另一端穿过电极窗口（4）与导线层（2）连接；所述微电极（5）包括源极（6）、栅极（7）、漏极（8）；所述基底（1）、导线层（2）、绝缘层（3）、电极窗口（4）、微电极（5）共同构成基片（20），所述基片（20）与PDMS盖片（9）通过机械或...
【技术特征摘要】
1.一种基于聚吡咯电化学晶体管的微流控芯片，其特征在于：包括基底（1），所述基底（1）的上层沉积有导线层（2），所述导线层（2）设置有电气连接线和基片pad；所述导线层（2）的上层还沉积有绝缘层（3），所述绝缘层（3）上设置有电极窗口（4）；所述绝缘层（3）上还沉积有微电极（5），所述微电极（5）的一端裸露在绝缘层（3）上，微电极（5）的另一端穿过电极窗口（4）与导线层（2）连接；所述微电极（5）包括源极（6）、栅极（7）、漏极（8）；所述基底（1）、导线层（2）、绝缘层（3）、电极窗口（4）、微电极（5）共同构成基片（20），所述基片（20）与PDMS盖片（9）通过机械或者物理化学方法键合在一起；所述PDMS盖片（9）包括进液口（10）、流体输运通道（11）、微型圆池（12）、出液口（13），所述进液口（10）位于PDMS盖片（9）一侧，所述出液口（13）位于PDMS盖片（9）的入口相对侧，所述进液口（10）、出液口（13）均通过流体输运通道（11）与微型圆池（12）相连；所述微电极（5）布置在微型圆池（12）的中央；所述微电极的源极（6）、漏极（8）与栅极（7），相互之间呈三角形设置，其中源极（6）、漏极（8）水平放置，栅极（7）竖直放置；所述源极（6）和漏极（8）之间沉积有有机半导体膜（44）。2.根据权利要求1所述的一种基于聚吡咯电化学晶体管的微流控芯片，其特征在于：所述源极（6）和漏极（8）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（44）的形貌与结构决定；所述栅极（7）与有机半导体膜（44）的距离为源极（6）与漏极（8）间距的2-10倍；所述源极（6）、栅极（7）、漏极（8）具体由金属或导电金属氧化物制作；所述微电极中的源极（6）、栅极（7）、漏极（8）分别充当电化学晶体管的源极、栅极、漏极；所述有机半导体膜（44）具体为，采用电化学方法制备的掺杂一种或多种表面活性剂的聚吡咯。3.一种基于聚吡咯电化学晶体管的微流控芯片制备方法，其特征在于：具体涉及一种MEMS制备微电极（5），软光刻技术制备PDMS盖片（9）的方法，电化学沉积制备有机半导体薄膜（44），包括如下步骤：S1：利用MEMS叠层工艺在基底（1）上制备微电极（5）包括：源极（6）、漏极（8）和栅极（7）；S2：设计制作PCB转接板，用于芯片的固定；S3：将S1加工的芯片转接到PCB上，通过金丝球焊的方法将源极（6）、漏极（8）和栅极（7）的pad焊盘（15）与PCB板上的小焊盘连接；S4：利用软光刻技术制备PDMS盖片（9）；S5：将S3得到的芯片与PDMS盖片（9）键合，实现封装；S6：对吡咯单体进行提纯（减压蒸馏）处理；S7：在溶剂中加入一种或多种表面活性剂，以及吡咯单体，充分搅拌混匀得到电解液；S8：将电解液泵送至PDMS盖片（9）中，使用电化学的方法将电解液沉积到源极（6）和漏极（8）之间，形成有机半导体膜（44），使预制的源极（6）和漏极（8）相互接触；S9：将电介质溶液泵送至PDMS盖片（9）中，使其充分与有机半导体膜（44）、栅极（7）接触，进行电化学晶体管性能的测试。4.根据权利要求3所述的一种基于聚吡咯电化学晶体管的微流控芯片制备方法，其特征在于：所述步骤S1的具体过程为：S101：将基底（1）浸泡于铬酸24小时，并用去离子水清洗并烘干备用；在基底（1）上沉积第一层金属层并通过光刻和lift-off工艺，形成用于引出各个电极的电气连接线以及pad焊盘（15）；S102：沉积绝缘层（3）并刻蚀，形成与源极（6）、漏极（8）、栅极（7）以及pad焊盘（15）位置对应的窗口；S103：沉积第二层金属层并通过光刻和lift-off工艺，形成源极（6）、漏极（8）和栅极（7）；S104：源极（6）、漏极（8）和栅极（7）通过电极窗口（4）内的金属与导线层（2）连接，并与pad焊盘（15）相连；所述pad为矩形或正方形，最小边长大于1mm；微电极（5）的长度与宽度均至少为2μm；所述基底（1）可以为玻璃、二氧化硅等；所述微电极（5）优选的金属材料为金、铂、钯等贵金属或金属氧化物。5.根据权利要求4所述的一种基于聚吡咯电化学晶体管的微流控芯片制备方法，其特征在于：所述步骤S2的具体过程为：S201：用Altium...
【专利技术属性】
技术研发人员：冀健龙，王红旺，曹薇薇，孙海保，张虎林，张需明，江小宁，桑胜波，张文栋，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14
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